CN116435547A - 氢燃料电池气体分离方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种氢燃料电池气体分离方法及系统，包括根据所述氢燃料电池输出的第一混合流体的流速和质量，调整所述引射器的出射角度和出射速度，以使所述第一混合流体与所述第一相分离器中第一混合腔的接触面积最大；通过所述第一相分离器分离所述第一混合流体中的水，得到第二混合流体，并将所述第二混合流体通过气体流道导入所述第二相分离器的第二混合腔中，其中，所述第一混合流体包括水、氢气和氮气，所述第二混合流体包括氮气和氢气；通过所述第二混合腔中设置的高分子膜分离所述第二混合流体的氮气和氢气，并控制所述第二混合腔中设置的喷氢比例阀控制氢气的压强。
Description
技术领域
本公开涉及新能源技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池气体分离方法及系统。
背景技术
CN115241496A提供了一种燃料电池的气水分离系统、控制方法及燃料电池系统，涉及燃料电池控制领域，该燃料电池的气水分离系统与燃料电池堆相连接，包括：第一空气通路、第二空气通路以及气液分离通路；其中，第一空气通路中包括：进气系统、空压机、中冷器、加湿器以及背压阀；第二空气通路中包括：流量控制阀、气液分离器以及排氢阀；气液分离通路中包括：氢循环系统以及气液分离器；该燃料电池的气水分离系统可利用第二空气通路中设置的第一叶轮带动气液分离器中的第二叶轮，实现了将第一通路中的排气能量利用至气液分离器中。
目前燃料电池供氢系统主要包括喷氢比例阀、引射器、氢气循环泵和水气分离器几部分。其中水气分离器的作用是将电堆反应完的包括氢气、氮气、气态和液态水在内的混合物进行气液分离，避免液态水进入电堆后造成电堆“水淹”。
现有技术中排气和排水通过电磁阀控制，当电磁阀动作时存在以下问题：氢气占上述混合介质体积80％以上，当电磁阀打开时排水或排氮气时会有氢气一起排出，降低了燃料电池氢气利用率。
发明内容
本公开实施例提供一种氢燃料电池气体分离方法及系统，至少能够解决现有技术中部分问题，也即解决现有技术排水或者排气导致氢气利用率降低的问题。
本公开实施例的第一方面，
提供一种氢燃料电池气体分离方法，所述方法应用于氢燃料电池气体分离系统，所述系统包括引射器、第一相分离器和第二相分离器，所述方法包括：
根据所述氢燃料电池输出的第一混合流体的流速和质量，调整所述引射器的出射角度和出射速度，以使所述第一混合流体与所述第一相分离器中第一混合腔的接触面积最大；
通过所述第一相分离器分离所述第一混合流体中的水，得到第二混合流体，并将所述第二混合流体通过气体流道导入所述第二相分离器的第二混合腔中，其中，所述第一混合流体包括水、氢气和氮气，所述第二混合流体包括氮气和氢气；
通过所述第二混合腔中设置的高分子膜分离所述第二混合流体的氮气和氢气，并控制所述第二混合腔中设置的喷氢比例阀控制氢气的压强。
在一种可选的实施方式中，
所述第一混合腔中设置有气体入口结构、第一气体挡板和第二气体挡板；
所述气体入口结构与水平面夹角范围为1至45度；
所述第一气体挡板用于改变所述第一混合流体的运动方向，所述第一气体挡板与所述气体入口结构的夹角范围为0至90度；
所述第二气体挡板设置在所述第一气体挡板下方，所述第二气体挡板用于进一步改变所述第一混合流体的运动方向，所述第二气体挡板与所述第一气体挡板的夹角范围为0至90度。
在一种可选的实施方式中，
所述根据所述氢燃料电池输出的第一混合流体的流速和质量，调整所述引射器的出射角度和出射速度，以使所述第一混合流体与所述第一相分离器中第一混合腔的接触面积最大包括：
根据所述第一混合流体的流速和质量，确定所述第一混合流体对应的质量流速比，根据所述质量流速比以及所述第一混合流体对应的临界压力，确定所述第一混合流体的临界截面面积；
基于所述第一混合流体的临界截面面积，结合所述引射器的引射系数、第一混合流体的速度损失值，确定所述引射器的出射速度；
基于所述第一混合流体的临界截面面积，结合所述引射器的喷嘴相对水平面的喷嘴角度、所述第一混合腔中设置的第一挡板与引射器的喷嘴的第一相对角度、以及所述第一混合腔中设置的第二挡板与引射器的喷嘴的第二相对角度，确定所述引射器的出射角度。
在一种可选的实施方式中，
所述确定所述第一混合流体的临界截面面积如下公式所示：
其中，Sh表示第一混合流体的临界截面面积，G表示质量流速比，sm表示临界速度，k表示绝热系数，Pr、Ps分别表示临界截面的相对压力和滞止压力；
所述确定所述引射器的出射速度如下公式所示：
其中，Vh表示所述引射器的出射速度，Δv表示第一混合流体的速度损失值，YS表示引射器的引射系数，W0表示所述第一混合流体的流量值；
所述确定所述引射器的出射角度如下公式所示：
其中，Ah表示所述引射器的出射角度，e表示角度矫正损失，A0表示所述引射器的喷嘴相对水平面的喷嘴角度，
分别表示第一相对角度和第二相对角度。
在一种可选的实施方式中，
所述气体流道包括第一气体流道和第二气体流道，所述高分子膜包括第一高分子膜和第二高分子膜，其中，所述第一气体流道与所述第一高分子膜相对，所述第二气体流道与所述第二高分子膜相对，所述第一高分子膜长于第二高分子膜，
所述通过所述第二混合腔中设置的高分子膜分离所述第二混合流体的氮气和氢气包括：
所述第一高分子膜和所述第二高分子膜串联设置在所述第二混合腔后端，所述第二高分子膜相比于所述第一高分子膜更为靠近气体流道；
所述第二气体流道的第二混合流体流向所述第二高分子膜后，分离的气体继续流向所述第一高分子膜，从所述第二混合流体中分离出氢气；
所述第一气体流道的第二混合流体直接流向所述第一高分子膜，从所述第二混合流体中分离出氮气；
所述第一气体流道和水平面的夹角范围为60至90度、所述第二气体流道和水平面的夹角范围大于所述第一气体流道和水平面的夹角，且小于90度。
在一种可选的实施方式中，
所述氢燃料电池气体分离系统还包括解耦控制器，所述解耦控制器与所述喷氢比例阀连接，用于控制所述喷氢比例阀所输出氢气的压强；
所述控制所述第二混合腔中设置的喷氢比例阀控制氢气的压强包括：
通过预设的目标氢气压强与初始氢气压强的第一压强误差以及压强变化率，结合隶属函数设定所述喷氢比例阀的目标控制参数对应的模糊控制量；
确定经过模糊控制量调整后的喷氢比例阀输出的实际氢气压强与所述目标氢气压强的第二压强误差，通过误差反向修正算法调整所述解耦控制器的控制尺度因子，直至所述第二压强误差满足预设阈值。
在一种可选的实施方式中，
所述结合隶属函数设定所述喷氢比例阀的目标控制参数对应的模糊控制量包括：
其中，PP,I,D表示模糊控制量，[P,I,D]表示目标控制参数，ΔP1表示第一压强误差，EP表示压强变化率，N表示目标控制参数的数量，Mu[P,I,D]i表示第i个模糊控制量中间值，F(Mu[P,I,D]i)表示第i个模糊控制量中间值对应的隶属度值；
所述通过误差反向修正算法调整所述解耦控制器的控制尺度因子包括：
其中，
表示调整后的第二压强误差，ΔP2表示调整前的第二压强误差，E表示平方误差函数，wk表示控制尺度因子，λ表示动量因子,m表示学习速率，w表示适应度值。
本公开实施例的第二方面，
提供一种应用前述中任一项所述氢燃料电池气体分离方法的氢燃料电池气体分离系统，所述系统包括引射器、第一相分离器和第二相分离器，其中，所述引射器用于将第一混合流体引射至第一相分离器；
所述第一相分离器包括第一混合腔和储水体，所述第一混合腔中设置有气体入口结构、第一气体挡板和第二气体挡板；
所述第二相分离器包括气体流道和高分子膜，所述气体流道包括第一气体流道和第二气体流道，所述高分子膜包括第一高分子膜和第二高分子膜，其中，所述第一气体流道与所述第一高分子膜相对，所述第二气体流道与所述第二高分子膜相对，所述第一高分子膜长于第二高分子膜。
本公开实施例的第三方面，
提供一种电子设备，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以执行前述所述的方法。
本公开实施例的第四方面，
提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现前述所述的方法。
本申请通过第一相分离器分离第一混合流体中的水，再通过第二相分离器的高分子膜进一步分离第二混合流体中的氮气和氢气，实现了氮氢水有效分离，并且可以将分离出的氢气进一步用于燃料电池，提高了氢气利用率。
此外，通过气体流道将第二混合流体导入第二相分离器中，提高后半程气体的流速，后半程流道数量递减，提高气体在出口处的速度，气体流道有助于将水快速排出，保证气体在整个流场的均匀分布，促进电池性能的提升。
通过控制喷氢比例阀调整分离出的氢气的压强，并且结合模糊控制算法不断地调整控制参数，因此在系统误差允许的范围内，可以实现压力与流量的广义解耦。
附图说明
图1为本公开实施例氢燃料电池气体分离方法的流程示意图。
图2为本公开实施例氢燃料电池气体分离系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
下面以具体地实施例对本公开的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图1为本公开实施例氢燃料电池气体分离方法的流程示意图，如图1所示，所述方法包括：
S101.根据所述氢燃料电池输出的第一混合流体的流速和质量，调整所述引射器的出射角度和出射速度，以使所述第一混合流体与所述第一相分离器中第一混合腔的接触面积最大；
在实际应用中，混合流体分离的影响因素主要包括流体速度，一方面，当燃料电池运行时，阴极会产生液态水，水淹现象则是所产生的液态水在电池内部冷凝、积聚，进而导致电流密度分布不均匀，同时，积聚的水阻碍反应气体到达反应位点，造成燃料电池性能下降，燃料的缺乏会造成不可逆的降解，如碳腐蚀等；另一方面，膜的离子电导率是含水量的函数，为了保持较高的离子导电性，所以质子交换膜必须保持一定含水量，膜中水含量的变化还会引起膨胀和收缩应力，这会进一步导致膜与催化剂接触界面的分离，破坏膜电极内部结构，减少有效反应面积，所以要对燃料电池进行气体分离管理。
而氢燃料电池在实际运行过程中会产生氮氢水的混合流体，也即本申请所指的第一混合流体，通过获取第一混合流体的流速和质量，并且相应调整引射器的出射角度和出射速度，可以保证第一混合流体与第一混合腔的接触面积最大，从而实现将第一混合流体中的水最大程度地进行分离。示例性地，保证第一混合流体和第一混合腔的接触面积最大，能够使得第一混合腔中设置的第一气体挡板和第二气体挡板与水最大程度地接触，从而将水从第一混合流体中分离出，进入储水体中。
在一种可选的实施方式中，
所述第一混合腔中设置有气体入口结构、第一气体挡板和第二气体挡板；
所述气体入口结构与水平面夹角范围为1至45度；
所述第一气体挡板用于改变所述第一混合流体的运动方向，所述第一气体挡板与所述气体入口结构的夹角范围为0至90度；
所述第二气体挡板设置在所述第一气体挡板下方，所述第二气体挡板用于进一步改变所述第一混合流体的运动方向，所述第二气体挡板与所述第一气体挡板的夹角范围为0至90度。
示例性地，引射器是一种无源设备，不含运动元件，不消耗能量，无寄生功率，利用进入腔体流体的动能完成引射功能，内部结构简单，运行可靠，是实现燃料电池供氢系统氢气的循环再利用的理想装置。
引射器具有多种用途，可用来压缩流体、引射流体、混合流体。引射器在正常工作时，内部吸入流体来源于两个腔体部分，这两个腔体的流体按压强大小定义为高压一次流工作流体，和低压二次流引射流体。工作气体从喷嘴高速流出后混合腔体喷嘴附近会有一个低压强区域，引射流体的气体压强高于喷嘴附近的低压强区域，二次流引射流体会被吸入到混合腔体内部。一次工作流和二次引射流在混合腔体发生均匀混合和能量交换，经过扩压室离开引射器。
在一种可选的实施方式中，
所述根据所述氢燃料电池输出的第一混合流体的流速和质量，调整所述引射器的出射角度和出射速度，以使所述第一混合流体与所述第一相分离器中第一混合腔的接触面积最大包括：
根据所述第一混合流体的流速和质量，确定所述第一混合流体对应的质量流速比，根据所述质量流速比以及所述第一混合流体对应的临界界面压力，确定所述第一混合流体的临界截面面积；
示例性地，质量流速比用于指示第一混合流体的质量和流速的比值；第一混合流体的临界压力用于指示第一混合流体中液体在临界温度时的饱和蒸气压；临界截面面积用于指示在临界界面压力情况下，第一混合流体进入第一混合腔的截面面积。
在一种可选的实施方式中，所述确定所述第一混合流体的临界截面面积如下公式所示：
其中，Sh表示第一混合流体的临界截面面积，G表示质量流速比，sm表示临界速度，k表示绝热系数，Pr、Ps分别表示临界截面的相对压力和滞止压力。
通过确定第一混合流体的临界截面面积能够便于后续调整引射器的喷嘴的出射速度和出射角度，示例性地，对于临界截面面积较大的情况，可以降低出射速度和提高出射角度，可以有效降低引射器的能耗，并且保证第一混合流体的整体气压平稳；对于临界截面面积较小的情况，可以提高出射速度和降低出射角度，使得第一混合流体能够尽可能多地接触第一混合腔。
基于所述第一混合流体的临界截面面积，结合所述引射器的引射系数、第一混合流体的速度损失值，确定所述引射器的出射速度；
在一种可选的实施方式中，
所述确定所述引射器的出射速度如下公式所示：
其中，Vh表示所述引射器的出射速度，Δv表示第一混合流体的速度损失值，YS表示引射器的引射系数，W0表示所述第一混合流体的流量值。
在实际应用中，第一混合流体在第一混合腔流动时，因为与混合腔壁摩擦会导致丧失部分动能，因此可以加上第一混合流体的速度损失值，使得出射速度的计算更为准确。其中，引射器的引射系数属于引射器的属性信息，在确定出射速度时加入引射系数，可以使得最后确定的出射速度能够增大第一混合流体的混合面积，提高了混合效率，缩短了混合距离。
基于所述第一混合流体的临界截面面积，结合所述引射器的喷嘴相对水平面的喷嘴角度、所述第一混合腔中设置的第一挡板与引射器的喷嘴的第一相对角度、以及所述第一混合腔中设置的第二挡板与引射器的喷嘴的第二相对角度，确定所述引射器的出射角度。
在一种可选的实施方式中，
所述确定所述引射器的出射角度如下公式所示：
其中，Ah表示所述引射器的出射角度，e表示角度矫正损失，A0表示所述引射器的喷嘴相对水平面的喷嘴角度，
分别表示第一相对角度和第二相对角度。
示例性地，引射器的出射角度的调整，同样能够结合混合腔中气体挡板的角度，增加气体与气体挡板的接触面积。
S102.通过所述第一相分离器分离所述第一混合流体中的水，得到第二混合流体，并将所述第二混合流体通过气体流道导入所述第二相分离器的第二混合腔中，其中，所述第一混合流体包括水、氢气和氮气，所述第二混合流体包括氮气和氢气；
示例性地，本申请的第二相分离器用于分离氮气和氢气，本申请的气体流道为多蛇型气体流道。
在一种可选的实施方式中，
所述气体流道包括第一气体流道和第二气体流道，所述高分子膜包括第一高分子膜和第二高分子膜，其中，所述第一气体流道与所述第一高分子膜相对，所述第二气体流道与所述第二高分子膜相对，所述第一高分子膜长于第二高分子膜，
所述通过所述第二混合腔中设置的高分子膜分离所述第二混合流体的氮气和氢气包括：
所述第一高分子膜和所述第二高分子膜串联设置在所述第二混合腔后端，所述第二高分子膜相比于所述第一高分子膜更为靠近气体流道；
所述第二气体流道的第二混合流体流向所述第二高分子膜后，分离的气体继续流向所述第一高分子膜，从所述第二混合流体中分离出氢气；
所述第一气体流道的第二混合流体直接流向所述第一高分子膜，从所述第二混合流体中分离出氮气；
所述第一气体流道和水平面的夹角范围为60至90度、所述第二气体流道和水平面的夹角范围大于所述第一气体流道和水平面的夹角，且小于90度。
可以理解的是，现有的氢燃料电池中气液传输通道往往都是单蛇形流场，气液传输的路径较长，反应气体一方面经气体扩散层扩散到反应位点发生反应，同时也沿流道扩散，故气体的质量分数不断沿流程逐渐减小，后半程产生的水也无法及时排出，影响电池性能。本申请通过设置第一气体流道和第二气体流道，并且第一气体流道和第二气体流道均采用多蛇形气体流道，并且采用气体流道数渐变的方法，将后半程的流道数量减少，可以提高气体在出口处的速度，这种流道数渐变的设计有助于将水快速排出，促进电池性能的提升，并且保证气体在整个流场的均匀分布。
S103.通过所述第二混合腔中设置的高分子膜分离所述第二混合流体的氮气和氢气，并控制所述第二混合腔中设置的喷氢比例阀控制氢气的压强。
示例性地，阳极侧的稳定氢气，是从高压储氢罐输出，在燃料电池工作时，高压氢气经过减压阀使得压力降至系统适宜的使用范围内，之后通过控制喷氢比例阀的开度来控制氢气的压力，通常根据空气的进气压力来对其进行调节，使得氢进压力比空进压力大20kPa左右。实际应用中，调节阀具体可以分为比例型调节阀、开关阀或多个开关阀组，本申请实施例对喷氢比例阀的具体类型并不进行限定。
示例性地，本申请实施例对喷氢比例阀的控制可以采用改进的模糊PID控制算法。实际应用中，PID控制算法中三个参数的选取对整个系统有着至关重要的影响，参数选取不当会导致系统振荡、响应缓慢和噪声等。现有的方法是基于对过程的观察，该过程处于受控状态，根据过程变化相应地进行参数修改直到满意为止。这种方法非常耗时而且对人的经验要求很高，另外由于没有确定性的公式指导或限制振荡幅度，回路存在振荡甚至发散的风险。
为了克服最佳状态的难题，设置好初始PI D参数后很难调整，本申请改进的模糊PID控制算法，这种控制方法可以很好的解决这个问题，其是基于模糊逻辑理论与模糊集，通过仿真实际中的人类思维方式，而不需要建立一个完整的可控对象数学模型便可对PID参数进行最优调整。
在一种可选的实施方式中，
所述氢燃料电池气体分离系统还包括解耦控制器，所述解耦控制器与所述喷氢比例阀连接，用于控制所述喷氢比例阀所输出氢气的压强；
所述控制所述第二混合腔中设置的喷氢比例阀控制氢气的压强包括：
通过预设的目标氢气压强与初始氢气压强的第一压强误差以及压强变化率，结合隶属函数设定所述喷氢比例阀的目标控制参数对应的模糊控制量；
示例性地，本申请的压强变化率用于指示第一压强误差与初始氢气压强的比值；
在一种可选的实施方式中，
所述结合隶属函数设定所述喷氢比例阀的目标控制参数对应的模糊控制量包括：
其中，PP,I,D表示模糊控制量，[P,I,D]表示目标控制参数，ΔP1表示第一压强误差，EP表示压强变化率，N表示目标控制参数的数量，Mu[P,I,D]i表示第i个模糊控制量中间值，F(Mu[P,I,D]i)表示第i个模糊控制量中间值对应的隶属度值；
确定经过模糊控制量调整后的喷氢比例阀输出的实际氢气压强与所述目标氢气压强的第二压强误差，通过误差反向修正算法调整所述解耦控制器的控制尺度因子，直至所述第二压强误差满足预设阈值。
示例性地，所述通过误差反向修正算法调整所述解耦控制器的控制尺度因子包括：
其中，
表示调整后的第二压强误差，ΔP2表示调整前的第二压强误差，E表示平方误差函数，wk表示控制尺度因子，λ表示动量因子,m表示学习速率，w表示适应度值。
具体地，通过解耦控制器对喷氢比例阀进行模糊控制可以包括：
当第一压强误差较小，而Kp、Ki较大时，系统稳态性能较为突出,可以增加Kd的值；
当第一压强误差适中时，此时不需要过大调整，选取适中的Kd、Ki，为了使超调量尽可能小，可以选取较小的Kp；
当第一压强误差较大，这时为了尽快缩小偏差，可以选取了较大的Kp，增强系统的响应性，当响应性增强超调量则会增加，因此需要选取较小的Ki；为了避免系统出现积分饱和的现象，最后需要对Kd进行限制。
本公开实施例的第二方面，
提供一种应用前述中任一项所述氢燃料电池气体分离方法的氢燃料电池气体分离系统，所述系统包括引射器、第一相分离器和第二相分离器，其中，所述引射器用于将第一混合流体引射至第一相分离器；
所述第一相分离器包括第一混合腔和储水体，所述第一混合腔中设置有气体入口结构、第一气体挡板和第二气体挡板；
所述第二相分离器包括气体流道和高分子膜，所述气体流道包括第一气体流道和第二气体流道，所述高分子膜包括第一高分子膜和第二高分子膜，其中，所述第一气体流道与所述第一高分子膜相对，所述第二气体流道与所述第二高分子膜相对，所述第一高分子膜长于第二高分子膜。
图2为本公开实施例氢燃料电池气体分离系统的结构示意图，如图2所示：
其内部包括有气液分离装置(第一相分离器)，储水体和二级氮氢分离装置(第二相分离器)。气液分离装置：具有气体入口结构1，能够使得第一混合流体入射角度与水平面夹角角度1为0～45°，并且使气体进入后与结构2(第一气体挡板)撞击，改变运动方向，结构2一般与结构1呈0～90°夹角。在结构2下方有结构3(第二气体挡板)，第一混合流体与结构2撞击后，氮气和氢气粘性差异导致富含氢气的第二混合流体进入与水平方向呈角度2(45～90°)的结构4(第一气体流道)中。
其中，结构4与水平面的夹角角度2，其范围为60～90°，为多孔结构，各孔直径小于0.5mm，各孔可独立或相互交错。其余混合气体运动到底端并在离心力作用下分离出液态水后沿气液分离装置中结构5(第二气体流道)流出。
结构5位于结构4上方，且具有类似的多孔结构，结构5与水平面的夹角角度3一般大于角度2且小于90°，二级氮氢水分离装置包括两套高分子膜组成的膜分离部分，其串联在气液分离装置后端，经由结构4、5流入的气体经过一级高分子膜分离，而经由气液分离装置中间溢出的气体经过两级高分子膜分离。经过高分子膜的氢气排出后进入燃料电池电堆继续反应。余下的气体经由结构5排出，结构5的特征是具有收缩-的外形，该外形可进一步降低氢气被排出的含量。
本发明可以是方法、装置、系统和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本发明的各个方面的计算机可读程序指令。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种氢燃料电池气体分离方法，其特征在于，所述方法应用于氢燃料电池气体分离系统，所述系统包括引射器、第一相分离器和第二相分离器，所述方法包括：
根据所述氢燃料电池输出的第一混合流体的流速和质量，调整所述引射器的出射角度和出射速度，以使所述第一混合流体与所述第一相分离器中第一混合腔的接触面积最大；
通过所述第一相分离器分离所述第一混合流体中的水，得到第二混合流体，并将所述第二混合流体通过气体流道导入所述第二相分离器的第二混合腔中，其中，所述第一混合流体包括水、氢气和氮气，所述第二混合流体包括氮气和氢气；
通过所述第二混合腔中设置的高分子膜分离所述第二混合流体的氮气和氢气，并控制所述第二混合腔中设置的喷氢比例阀控制氢气的压强。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一混合腔中设置有气体入口结构、第一气体挡板和第二气体挡板；
所述气体入口结构与水平面夹角范围为1至45度；
所述第一气体挡板用于改变所述第一混合流体的运动方向，所述第一气体挡板与所述气体入口结构的夹角范围为0至90度；
所述第二气体挡板设置在所述第一气体挡板下方，所述第二气体挡板用于进一步改变所述第一混合流体的运动方向，所述第二气体挡板与所述第一气体挡板的夹角范围为0至90度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述氢燃料电池输出的第一混合流体的流速和质量，调整所述引射器的出射角度和出射速度，以使所述第一混合流体与所述第一相分离器中第一混合腔的接触面积最大包括：
根据所述第一混合流体的流速和质量，确定所述第一混合流体对应的质量流速比，根据所述质量流速比以及所述第一混合流体对应的临界压力，确定所述第一混合流体的临界截面面积；
基于所述第一混合流体的临界截面面积，结合所述引射器的引射系数、第一混合流体的速度损失值，确定所述引射器的出射速度；
基于所述第一混合流体的临界截面面积，结合所述引射器的喷嘴相对水平面的喷嘴角度、所述第一混合腔中设置的第一挡板与引射器的喷嘴的第一相对角度、以及所述第一混合腔中设置的第二挡板与引射器的喷嘴的第二相对角度，确定所述引射器的出射角度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述确定所述第一混合流体的临界截面面积如下公式所示：
其中，Sh表示第一混合流体的临界截面面积，G表示质量流速比，sm表示临界速度，k表示绝热系数，Pr、Ps分别表示临界截面的相对压力和滞止压力；
所述确定所述引射器的出射速度如下公式所示：
其中，Vh表示所述引射器的出射速度，Δv表示第一混合流体的速度损失值，YS表示引射器的引射系数，W0表示所述第一混合流体的流量值；
所述确定所述引射器的出射角度如下公式所示：
其中，Ah表示所述引射器的出射角度，e表示角度矫正损失，A0表示所述引射器的喷嘴相对水平面的喷嘴角度，
分别表示第一相对角度和第二相对角度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气体流道包括第一气体流道和第二气体流道，所述高分子膜包括第一高分子膜和第二高分子膜，其中，所述第一气体流道与所述第一高分子膜相对，所述第二气体流道与所述第二高分子膜相对，所述第一高分子膜长于第二高分子膜，
所述通过所述第二混合腔中设置的高分子膜分离所述第二混合流体的氮气和氢气包括：
所述第一高分子膜和所述第二高分子膜串联设置在所述第二混合腔后端，所述第二高分子膜相比于所述第一高分子膜更为靠近气体流道；
所述第二气体流道的第二混合流体流向所述第二高分子膜后，分离的气体继续流向所述第一高分子膜，从所述第二混合流体中分离出氢气；
所述第一气体流道的第二混合流体直接流向所述第一高分子膜，从所述第二混合流体中分离出氮气；
所述第一气体流道和水平面的夹角范围为60至90度、所述第二气体流道和水平面的夹角范围大于所述第一气体流道和水平面的夹角，且小于90度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氢燃料电池气体分离系统还包括解耦控制器，所述解耦控制器与所述喷氢比例阀连接，用于控制所述喷氢比例阀所输出氢气的压强；
所述控制所述第二混合腔中设置的喷氢比例阀控制氢气的压强包括：
通过预设的目标氢气压强与初始氢气压强的第一压强误差以及压强变化率，结合隶属函数设定所述喷氢比例阀的目标控制参数对应的模糊控制量；
确定经过模糊控制量调整后的喷氢比例阀输出的实际氢气压强与所述目标氢气压强的第二压强误差，通过误差反向修正算法调整所述解耦控制器的控制尺度因子，直至所述第二压强误差满足预设阈值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，
所述结合隶属函数设定所述喷氢比例阀的目标控制参数对应的模糊控制量包括：
其中，PP,I,D表示模糊控制量，[P,I,D]表示目标控制参数，ΔP1表示第一压强误差，EP表示压强变化率，N表示目标控制参数的数量，Mu[P,I,D]i表示第i个模糊控制量中间值，F(Mu[P,I,D]i)表示第i个模糊控制量中间值对应的隶属度值；
所述通过误差反向修正算法调整所述解耦控制器的控制尺度因子包括：
其中，
表示调整后的第二压强误差，ΔP2表示调整前的第二压强误差，E表示平方误差函数，wk表示控制尺度因子，λ表示动量因子,m表示学习速率，w表示适应度值。
8.一种应用权利要求1至7中任一项所述氢燃料电池气体分离方法的氢燃料电池气体分离系统，其特征在于，所述系统包括引射器、第一相分离器和第二相分离器，其中，所述引射器用于将第一混合流体引射至第一相分离器；
所述第一相分离器包括第一混合腔和储水体，所述第一混合腔中设置有气体入口结构、第一气体挡板和第二气体挡板；
所述第二相分离器包括气体流道和高分子膜，所述气体流道包括第一气体流道和第二气体流道，所述高分子膜包括第一高分子膜和第二高分子膜，其中，所述第一气体流道与所述第一高分子膜相对，所述第二气体流道与所述第二高分子膜相对，所述第一高分子膜长于第二高分子膜。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以执行权利要求1至7中任意一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1至7中任意一项所述的方法。
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