CN116598538A - 一种可储氢的氢气循环泵的冷启动系统 - Google Patents

一种可储氢的氢气循环泵的冷启动系统 Download PDF

Info

Publication number
CN116598538A
CN116598538A CN202310517246.5A CN202310517246A CN116598538A CN 116598538 A CN116598538 A CN 116598538A CN 202310517246 A CN202310517246 A CN 202310517246A CN 116598538 A CN116598538 A CN 116598538A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hydrogen
valve
circulation pump
control unit
pipeline
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310517246.5A
Other languages
English (en)
Inventor
李伟
李欣瑜
季磊磊
李硕
翟欢乐
李永康
秦佳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN202310517246.5A priority Critical patent/CN116598538A/zh
Publication of CN116598538A publication Critical patent/CN116598538A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04225—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells during start-up
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04097—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with recycling of the reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04253—Means for solving freezing problems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04268—Heating of fuel cells during the start-up of the fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
    • H01M8/04302—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during start-up
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04701—Temperature
    • H01M8/04738—Temperature of auxiliary devices, e.g. reformer, compressor, burner
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04776—Pressure; Flow at auxiliary devices, e.g. reformer, compressor, burner
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04783—Pressure differences, e.g. between anode and cathode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04955—Shut-off or shut-down of fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明提供了一种可储氢的氢气循环泵的冷启动系统，包括：氢气罐、燃料电池、氢气循环泵、氢气管道、储氢装置、阀门A和阀门B；储氢装置包括橡胶管道、密封箱体、真空泵、薄壁密封件、驱动机构，橡胶管道贯穿密封箱体的左右侧壁，密封箱体的顶部与真空泵连接，底壁上设有通孔，薄壁密封件设置于通孔上，驱动机构能够驱动薄壁密封件转动，使得通孔密闭或者打开；燃料电池阳极的出口端与橡胶管道的一端通过第一支管路连接，橡胶管道的另一端与氢气循环泵通过第二支管路连接，第一支管路上设有阀门A，第二支管路上设有阀门B。本发明能够利用压差原理将氢气循环泵中的饱和湿氢气或者将燃料电池阳极中未反应完全的氢气吸入储备装置中进行储存。

Description

一种可储氢的氢气循环泵的冷启动系统
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种可储氢的氢气循环泵的冷启动系统。
背景技术
氢燃料电池汽车被看作是传统化石燃料汽车最有前途的替代品，氢气循环泵能否安全地冷启动是制约氢燃料电池汽车实现商业化的原因之一。在低温条件下，氢燃料电池汽车在系统关闭后，系统温度随环境温度逐渐降低，而处于饱和湿度状态的氢气会在氢气循环泵中冷凝结冰，使下次启用氢气循环泵时出现卡死现象。如何处理充斥于氢气循环泵中的饱和湿氢气并将其暂存以便之后继续利用，成为需要解决的问题。
目前氢气循环泵冷启动方式大都为利用辅助加热装置或是利用氢气循环泵体转动/抖动进行碎冰的方式，利用辅助加热需要消耗额外的功率实现加热需求，增加了燃料电池系统的功耗和复杂程度，同时也会增加系统的重量和成本；利用氢气循环泵体转动/抖动进行碎冰，会造成额外磨损消耗导致泵的使用寿命降低及产生不必要的噪声。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种可储氢的氢气循环泵的冷启动系统，能够在燃料电池系统刚停用时，利用压差原理将氢气循环泵中的饱和湿氢气吸入储备装置中进行储存；并且能在燃料电池系统低温冷启动时，再次利用压差原理将燃料电池阳极中未反应完全的氢气吸入储备装置中进行储存。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种可储氢的氢气循环泵的冷启动系统，包括：氢气罐、燃料电池、氢气循环泵、氢气管道、储氢装置、阀门A和阀门B；
所述储氢装置包括橡胶管道、密封箱体、真空泵、薄壁密封件及其驱动机构，所述橡胶管道贯穿所述密封箱体的左右侧壁，所述密封箱体的顶部与所述真空泵连接，所述密封箱体的底壁上设有通孔，所述薄壁密封件设置于所述通孔上，所述驱动机构能够驱动所述薄壁密封件转动，使得所述通孔密闭或者打开；
所述燃料电池包括阳极和阴极，所述阳极的出口端与所述橡胶管道的一端通过第一支管路连接，所述橡胶管道的另一端与所述氢气循环泵通过第二支管路连接，所述第一支管路上设有所述阀门A，所述第二支管路上设有所述阀门B。
进一步的，还包括氢气循环泵控制器、阀门控制器A、阀门控制器B和控制单元，所述氢气循环泵控制器、阀门控制器A、阀门控制器B、所述驱动机构以及所述真空泵均与所述控制单元连接，所述控制单元控制所述驱动机构以及控制所述氢气循环泵、所述阀门A和所述阀门B的启闭。
进一步的，还包括温度传感器，所述温度传感器设置于所述氢气循环泵的外壁面，所述温度传感器与所述控制单元连接，所述控制单元根据所述温度传感器传递的信号控制所述驱动机构以及控制所述氢气循环泵、所述阀门A和所述阀门B的启闭。
进一步的，还包括夹钳式流量传感器，所述氢气循环泵上设有排水管路，所述夹钳式流量传感器设置于所述氢气循环泵的排水管路上，所述夹钳式流量传感器与所述控制单元连接，所述控制单元根据所述夹钳式流量传感器传递的信号控制所述驱动机构以及控制所述氢气循环泵、所述阀门A和所述阀门B的启闭。
进一步的，还包括压力传感器，所述压力传感器用于测量所述密封箱体内的压力，，所述压力传感器与所述控制单元连接，所述控制单元根据所述压力传感器传递的信号控制所述驱动机构以及控制所述真空泵的启闭。
进一步的，所述氢气罐通过所述氢气管道与所述阳极的进口连接，所述阴极的出口与第一水管路连接，所述氢气循环泵通过所述氢气管道与所述阳极的进口连接。
进一步的，所述橡胶管道19的长度L1为：
L1＝1/3LALL
其中LALL为所述第一支管路的长度。
进一步的，所述密封箱体左右长度L2＝0.9L1，宽度D2＝0.5L1～0.9L1，高度H2＝0.9L1～1L1，所述通孔的孔径D3＝0.1L2。
进一步的，所述燃料电池系统环境还处于高温状态时吸氢气的方法包括：
关闭阀门A8和阀门B10，控制单元获取压力传感器12的测量值，若压力传感器12的测量值大于设定值P1，则开启真空泵16，直至压力传感器12的测量值小于P1，则关闭真空泵16及控制单元控制阀门B10开启进行氢气的吸取过程。
进一步的，所述燃料电池系统环境还处于低温状态时吸氢气的方法包括：
步骤S1：判断温度传感器4测量值大于0℃，若是，则控制单元控制阀门A8、阀门B10和启动氢气循环泵3同时开启；若否，则保持氢气循环泵3非启动状态，控制单元控制阀门A8打开；
步骤S2：燃料电池运行一定时间后，判断温度传感器4测量值是否大于T1，若是，则进行步骤三，若否，则重复步骤二；
步骤S3：判断夹钳式流量传感器14的瞬时流量Q是否小于设定流量Q1，若是，则控制单元分别控制开启氢气循环泵3和阀门B10，并且控制驱动机构驱动薄壁密封件转动，使得密封箱体底部的通孔打开，完成氢气循环泵的冷启动过程，若否，则返回步骤二。
本发明的有益效果：
1)本发明利用压差原理，将氢气储存起来，可以减少氢气循环泵内的饱和湿氢气，从而减少氢气循环泵内的结冰部位，降低了泵内结冰的概率，同时提高氢气的利用率，为之后的冷启动创造一个较为安全的环境。
2)本发明因不直接对氢气循环泵结构进行改造，故整套装置普适性强，可以广泛被运用。
附图说明
图1为根据本发明实施例的一种可储氢的氢气循环泵的冷启动系统的结构示意图。
图2为根据本发明实施例的储氢装置的结构图一；
图3为根据本发明实施例的储氢装置的结构图二；
图4为图3的A-A剖视图；
图5为图3的B-B剖视图。
附图标记：
1、储氢罐，2、氢气循环泵控制器，3、氢气循环泵，4、温度传感器，5、冷却水管道，6、氢气管道，7、阳极，8、阀门A，9、储氢装置，10、阀门B，11、阀门控制器A，12、压力传感器，13、阀门控制器B，14、夹钳式流量传感器，15、阴极，16、真空泵，17、密封箱体，18、驱动机构，19、橡胶管道。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的一种可储氢的氢气循环泵的冷启动系统，包括氢气罐、燃料电池、氢气循环泵、氢气管道6、储氢装置9、阀门A8、阀门B10、压力传感器12、温度传感器4、夹钳式流量传感器14、氢气循环泵控制器2、阀门控制器A11、阀门控制器B13和控制单元。
燃料电池包括阳极7和阴极15，氢气罐1通过氢气管道6与阳极7的进口连接，为整个燃料电池系统提供氢气原料。阴极15的出口与第一水管路连接，氢气循环泵3通过氢气管道6与阳极7的进口连接，氢气循环泵3上设有排水管路，第一水管路与排水管路汇总到冷却管路上。
储氢装置9包括包括橡胶管道19、密封箱体17、真空泵16、薄壁密封件及其驱动机构18，橡胶管道19贯穿密封箱体17的左右侧壁，密封箱体17的顶部与真空泵16连接，密封箱体17的底壁上设有通孔，薄壁密封件设置于通孔上，驱动机构18能够驱动薄壁密封件定轴转动，使得通孔密闭或者打开，密实现封箱体17内的压力平衡。
橡胶管道19的长度L1为：L1＝1/3LALL，其中LALL为第一支管路的长度。密封箱体17左右长度L2＝0.9L1，宽度D2＝0.5L1～0.9L1，高度H2＝0.9L1～1L1，通孔的孔径D3＝0.1L2。密封箱体17底壁上通孔的孔径为D3＝0.1L2，薄壁密封件18为圆形，直径为D4＝0·18L2。橡胶管道19由于其适当的延展性，可实现创造压差条件的目的进一步实现氢气的储存；密封箱体上的小型真空泵16在工作时，使密封箱体17内外部处于压差，进一步使橡胶管道19膨胀。当需要密封箱体17内外压强一致时，驱动机构18控制薄壁密封件绕轴转动，外部气体由于内部压强较低从密封箱体17下部孔进入密封箱体17直至内外压强一致，驱动机构18控制薄壁密封件绕轴转动将通孔密封起来，再次使密封箱体17实现密封环境。
燃料电池包括阳极7和阴极15，阳极7的出口端与橡胶管道19的一端通过第一支管路连接，橡胶管道19的另一端与氢气循环泵3通过第二支管路连接，第一支管路上设有阀门A8，阀门A8与阀门控制器A11相连；第二支管路上设有阀门B10，阀门B10与阀门控制器B13相连。
压力传感器12用于测量密封箱体17内的压力，判断储氢装置9内部的橡胶管道19所受压力大小。温度传感器4为热敏电阻温度传感器，设置于氢气循环泵3的外壁面，用以实时监测氢气循环泵3内外的温度，夹钳式流量传感器14设置于氢气循环泵3的排水管路上，用于监测氢气循环泵3的内部融冰情况。压力传感器12、温度传感器4、夹钳式流量传感器14、氢气循环泵控制器2、阀门控制器A11、阀门控制器B13均与控制单元连接，控制单元根据所述温度传感器4以及夹钳式流量传感器14传递的信号控制所述驱动机构18以及控制所述氢气循环泵3、所述阀门A8和所述阀门B10的启闭。控制单元根据所述压力传感器传递12的信号控制所述驱动机构以及控制所述真空泵16的启闭。
将根据本发明实施例的一种可储氢的氢气循环泵的冷启动系统应用于汽车中，当停车时燃料电池系统仍处于高温状态，整个氢气循环环路中充斥着饱和湿氢气，本发明实施例的冷启动系统能够吸存饱和湿蒸氢气，具体工作步骤如下：
步骤一：燃料电池系统环境还处于高温状态，此时，关闭阀门A8和阀门B10，控制单元获取压力传感器12上的实时压力，若压力大于设定值P1，则开启真空泵16，随着真空泵16的运行，密封箱体17内部压力降低，橡胶管道19由于其延展性，随外部压力降低而膨胀，而其内部的压力也降低，直至压力传感器12监测到密封箱体17内部压力小于P1，则关闭真空泵16，进行步骤二；若压力大于P1，则重复步骤一；
步骤二：开启阀门B10，关闭真空泵16，此时由于橡胶管道19内部压强与储氢装置9出口端的氢气管道6至氢气循环泵3进口端形成了压差，将氢气循环泵3进口端的部分饱和湿氢气吸入橡胶管道19，判断压力传感器12的测量值是否等于设定值P2，若是，则进行步骤三；若否，则重复步骤二；
步骤三：控制单元控制阀门B10关闭，停车后的氢气储存完成。
将根据本发明实施例的一种可储氢的氢气循环泵的冷启动系统应用于汽车中，汽车重新冷启动吸存氢气的步骤如下：
步骤S1：燃料电池汽车启动前阀门A8和阀门B10处于关闭状态，若温度传感器4测量值大于0℃则控制单元控制阀门A8、阀门B10和启动氢气循环泵3同时开启；若温度传感器4测量值小于等于0℃，则保持氢气循环泵3非启动状态，控制单元控制阀门A8打开；
由于饱和湿氢气在低温环境下冷凝结冰，而使橡胶管道19内与氢气管道6内形成压差，此时燃料电池PEM阳极7中未反应完全的氢气由于压差进入储氢装置9。
步骤S2：燃料电池PEM运行一定时间后，判断温度传感器4测量值是否大于T1，若是，则进行步骤三，若否，则重复步骤S2；
若温度传感器4测量值小于T1，则认为氢气循环泵3内部冰并未融化，若温度传感器4测量值大于等于T1时，则认为氢气循环泵3内部的冰可能已全部融化，则继续进行步骤S3进一步判断融化情况。
步骤S3：若夹钳式流量传感器14的瞬时流量Q小于设定流量Q1，则控制单元分别控制开启氢气循环泵3和阀门B10，并且控制驱动机构驱动薄壁密封件转动，使密封箱体17内外压力平衡，完成氢气循环泵的冷启动过程，若夹钳式流量传感器14的瞬时流量Q大于等于设定流量Q1，则返回步骤S2。
当温度传感器4的温度信号持续大于设定温度T1，夹钳式流量传感器14的瞬时流量Q小于设定流量Q1，则认为氢气循环泵3的内冰全部融化，所以控制单元分别控制开启氢气循环泵3和阀门B10，并且控制驱动机构驱动薄壁密封件转动，完成氢气循环泵3的冷启动过程。若夹钳式流量传感器14的瞬时流量Q大于等于设定流量Q1，则认为气循环泵3的内冰未全部融化，故返回步骤S2。
根据本发明实施例的一种可储氢的氢气循环泵的冷启动系统，能够利用压差原理将饱和湿氢气储存起来，从而减少氢气循环泵内部结冰部位和提高氢气利用率，并且具有普适性强、安全性高等优点。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种可储氢的氢气循环泵的冷启动系统，其特征在于，包括：氢气罐(1)、燃料电池、氢气循环泵(3)、氢气管道(6)、储氢装置(9)、阀门A(8)和阀门B(10)；
所述储氢装置(9)包括橡胶管道(19)、密封箱体(17)、真空泵(16)、薄壁密封件、驱动机构(18)，所述橡胶管道(19)贯穿所述密封箱体(17)的左右侧壁，所述密封箱体(17)的顶部与所述真空泵(16)连接，所述密封箱体(17)的底壁上设有通孔，所述薄壁密封件设置于所述通孔上，所述驱动机构(18)能够驱动所述薄壁密封件转动，使得所述通孔密闭或者打开；
所述燃料电池包括阳极(7)和阴极(15)，所述阳极(7)的出口端与所述橡胶管道(19)的一端通过第一支管路连接，所述橡胶管道(19)的另一端与所述氢气循环泵(3)通过第二支管路连接，所述第一支管路上设有所述阀门A(8)，所述第二支管路上设有所述阀门B(10)。
2.根据权利要求1所述的可储氢的氢气循环泵的冷启动系统，其特征在于，阀门控制器A(11)、阀门控制器B(13)和控制单元，所述压力传感器(12)、氢气循环泵控制器(2)、阀门控制器A(11)、阀门控制器B(13)、所述驱动机构(18)以及所述真空泵(16)均与所述控制单元连接，所述控制单元控制所述驱动机构(18)以及控制所述氢气循环泵(3)、所述阀门A(8)和所述阀门B(10)的启闭。
3.根据权利要求2所述的可储氢的氢气循环泵的冷启动系统，其特征在于，还包括温度传感器(4)，所述温度传感器(4)设置于所述氢气循环泵(3)的外壁面，所述温度传感器(4)与所述控制单元连接，所述控制单元根据所述温度传感器(4)传递的信号控制所述驱动机构(18)以及控制所述氢气循环泵(3)、所述阀门A(8)和所述阀门B(10)的启闭。
4.根据权利要求3所述的可储氢的氢气循环泵的冷启动系统，其特征在于，还包括夹钳式流量传感器(14)，所述氢气循环泵(3)上设有排水管路，所述夹钳式流量传感器(14)设置于所述氢气循环泵(3)的排水管路上，所述夹钳式流量传感器(14)与所述控制单元连接，所述控制单元根据所述夹钳式流量传感器(14)传递的信号控制所述驱动机构(18)以及控制所述氢气循环泵(3)、所述阀门A(8)和所述阀门B(10)的启闭。
5.根据权利要求1所述的可储氢的氢气循环泵的冷启动系统，其特征在于，所述氢气罐(1)通过所述氢气管道(6)与所述阳极(7)的进口连接，所述阴极(15)的出口与第一水管路连接，所述氢气循环泵(3)通过所述氢气管道(6)与所述阳极(7)的进口连接。
6.根据权利要求5所述的可储氢的氢气循环泵的冷启动系统，其特征在于，还包括所述压力传感器(12)，所述压力传感器(12)用于测量所述密封箱体(17)内的压力，所述压力传感器(12)与所述控制单元连接，所述控制单元根据所述压力传感器传递(12)的信号控制所述驱动机构以及控制所述真空泵(16)的启闭。
7.根据权利要求1所述的可储氢的氢气循环泵的冷启动系统，其特征在于，所述橡胶管道19的长度L1为：
L1＝1/3LALL
其中LALL为所述第一支管路的长度。
8.根据权利要求7所述的可储氢的氢气循环泵的冷启动系统，其特征在于，所述密封箱体(17)左右长度L2＝0.9L1，宽度D2＝0.5L1～0.9L1，高度H2＝0.9L1～1L1，所述通孔的孔径D3＝0.1L2。
9.根据权利要求4所述的可储氢的氢气循环泵的冷启动系统，其特征在于，所述燃料电池系统环境还处于高温状态时吸氢气的方法包括：
关闭阀门A(8)和阀门B(10)，控制单元获取压力传感器(12)的测量值，若压力传感器(12)的测量值大于设定值P1，则开启真空泵(16)，直至压力传感器(12)的测量值小于P1，则关闭真空泵(16)，开启阀门B(10)。
10.根据权利要求4所述的可储氢的氢气循环泵的冷启动系统，其特征在于，所述燃料电池系统环境还处于低温状态时吸氢气的方法包括：
步骤S1：判断温度传感器4测量值大于0℃，若是，则控制单元控制阀门A(8)、阀门B(10)和启动氢气循环泵(3)同时开启；若否，则保持氢气循环泵(3)非启动状态，控制单元控制阀门A(8)打开；
步骤S2：燃料电池运行一定时间后，判断温度传感器(4)测量值是否大于T1，若是，则进行步骤三，若否，则重复步骤二；
步骤S3：判断夹钳式流量传感器(14)的瞬时流量Q是否小于设定流量Q1，若是，则控制单元分别控制开启氢气循环泵(3)和阀门B(10)，并且控制驱动机构驱动薄壁密封件转动，使得密封箱体(17)底部的通孔打开，完成氢气循环泵的冷启动过程，若否，则返回步骤二。
CN202310517246.5A 2023-05-09 2023-05-09 一种可储氢的氢气循环泵的冷启动系统 Pending CN116598538A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310517246.5A CN116598538A (zh) 2023-05-09 2023-05-09 一种可储氢的氢气循环泵的冷启动系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310517246.5A CN116598538A (zh) 2023-05-09 2023-05-09 一种可储氢的氢气循环泵的冷启动系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116598538A true CN116598538A (zh) 2023-08-15

Family

ID=87607262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310517246.5A Pending CN116598538A (zh) 2023-05-09 2023-05-09 一种可储氢的氢气循环泵的冷启动系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116598538A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6380258B2 (ja) 燃料電池システム
US6428915B1 (en) Apparatus for regulating humidity of process air in fuel cell system
CN111106367B (zh) 一种避免燃料电池二次结冰冷启动失败的系统及控制方法
US6350536B1 (en) Method for preventing compressor from freezing in automobile fuel cell system
JP2019153445A (ja) 燃料電池システム、および、燃料電池システムにおける風速導出方法
CN116598538A (zh) 一种可储氢的氢气循环泵的冷启动系统
US11621431B2 (en) Fuel Cell System
JP5338061B2 (ja) 貯水タンク及び燃料電池システム
JP5324838B2 (ja) 燃料電池システム及びその運転方法
CN111211340B (zh) 燃料电池系统
JPH0692730B2 (ja) 車両用内燃機関の沸騰冷却装置
CN114909599B (zh) 一种新能源汽车用储氢罐及其使用方法
CN114725470A (zh) 燃料电池封装壳体及其控制方法
CN211476387U (zh) 制冷系统的储液组件及制冷系统
JP3664062B2 (ja) 燃料電池システム
CN217520188U (zh) 一种真空搅拌烘干系统
CN116666694B (zh) 一种燃料电池不去融冰的冷启动装置
JP5135655B2 (ja) 燃料電池システム
JP2003331894A (ja) 燃料電池システム
CN116417642A (zh) 一种氢气循环泵的融冰冷启动系统及其冷启动方法
CN220507347U (zh) 一种新型气泡辅助透明冰制作装置
CN220152998U (zh) 集气与排气组件及冷水机组
CN215860734U (zh) 一种用于真空泵启动的控制装置
CN217598296U (zh) 一种空调加湿装置、热泵空调和汽车
CN216161774U (zh) 车用氢燃料电池进排气系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination