CN220382139U - 一种用于燃料电池关机的装置、燃料电池 - Google Patents
一种用于燃料电池关机的装置、燃料电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN220382139U CN220382139U CN202321516800.XU CN202321516800U CN220382139U CN 220382139 U CN220382139 U CN 220382139U CN 202321516800 U CN202321516800 U CN 202321516800U CN 220382139 U CN220382139 U CN 220382139U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fuel cell
- valve
- side pipeline
- hydrogen
- electric pile
- 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.)
- Active
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 39
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 230000003584 silencer Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- HEZMWWAKWCSUCB-PHDIDXHHSA-N (3R,4R)-3,4-dihydroxycyclohexa-1,5-diene-1-carboxylic acid Chemical compound O[C@@H]1C=CC(C(O)=O)=C[C@H]1O HEZMWWAKWCSUCB-PHDIDXHHSA-N 0.000 claims description 7
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 abstract description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 9
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 7
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
本实用新型涉及燃料电池关机技术领域，公开了一种用于燃料电池关机的装置、燃料电池，包括：电堆、氢气侧管路、空气侧管路及冷却侧管路，氢气侧管路、空气侧管路、冷却侧管路分别与电堆相连；空气侧管路上设置有三通阀及节气门，三通阀与电堆空气入口相连，节气门与电堆空气出口相连；氢气侧管路上设置有排气阀，排气阀连接有消音器，三通阀、节气门均与消音器相连。通过控制燃料电池系统装置中的排气阀的开启来卸掉燃料电池系统中的氢压，使氢气侧的入电堆压力在合理范围内，不对膜电极造成损伤；同时通过比例阀向燃料电池系统的阳极容腔接入氮气气源，使其内部充满保护气体，避免关机停滞后的氧气从阴极渗透到阳极发生氢氧反应。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池关机技术领域，特别涉及一种用于燃料电池关机的装置、燃料电池。
背景技术
对于燃料电池而言，不合理的关机设置会对燃料电池寿命和耐久性产生影响，合理的常温下的关机设置可以有效的降低能耗、改善用户体验及提高可靠性。
目前燃料电池常温关机内容主要集中在当接到关机的命令，进行带载吹扫，后进行主动放电及被动放电，最后进行氢腔保压。专利号CN115632142A，专利名称一种燃料电池系统的氢气吹扫时间标定方法，其在申请文件中提及在关机的过程中通过控制氢气吹扫时间进行氢气吹扫控制，以将生成雾水和混合氮气及水蒸气的低浓度氢气及时排出，在满足氢排放要求的同时避免了电堆性能下降，满足了燃料电池汽车的性能及经济性要求。专利号CN113497257A，专利名称一种燃料电池关机吹扫方法、装置及系统，其在申请文件中提及了燃料电池系统关机后，获取燃料电池工作中生成的理论水量；然后对燃料电池进行持续吹扫，对吹扫后的气体进行气液分离，采集吹扫带出的实际水量；最后比较理论水量和实际水量，直至实际水量增加至理论水量，停止吹扫；该方案可有效控制吹扫时间，防止吹扫时间过长或者过短，给燃料电池提供一个良好的储存环境，避免燃料电池使用寿命的减少。
但前者燃料电池系统关机放置一段时间后可能会出现氢空负压较严重的现象，导致下次正常开机氢气入堆时氢空压差过程，对膜电极造成损伤；后者无法避免燃料电池系统关机后由于密封原因从外界渗入的氧气无法消耗，导致下次启动时阳极通入氢气后形成氢空界面，进而影响电堆的性能及寿命。
实用新型内容
为了解决现有技术中燃料电池关机后造成氢空负压现象或阳极通入氢气后形成氢空界面而对其产生损害的问题，本实用新型提供了一种用于燃料电池关机的装置、燃料电池。
本实用新型的技术方案内容如下：
一种用于燃料电池关机的装置，包括：
电堆、氢气侧管路、空气侧管路及冷却侧管路，所述氢气侧管路、空气侧管路、冷却侧管路分别与电堆相连；
所述空气侧管路上设置有三通阀及节气门，所述三通阀与电堆空气入口相连，所述节气门与电堆空气出口相连；
所述氢气侧管路上设置有排气阀，所述排气阀连接有消音器，所述三通阀、所述节气门均与消音器相连。
进一步地，所述氢气侧管路上设置有比例阀、引射器及分水器，所述比例阀连接引射器，所述引射器、电堆与分水器依次相连形成循环回路，所述排气阀设置在分水器与引射器相连的管路上。
进一步地，所述分水器上设置有排水阀，所述排水阀与消音器连接。
进一步地，所述空气侧管路上还设置有空压机与中冷器，所述空压机、中冷器及三通阀依次连接。
进一步地，所述冷却侧管路上设置有水泵、节温器与风扇，所述水泵、节温器、风扇与电堆依次相连形成循环回路，所述节温器还与电堆相连，所述中冷器连接至电堆冷却水入口及冷却水出口。
进一步地，还包括DCDC模块，所述DCDC模块与电堆相连。
本实用新型还提供了一种燃料电池，包括上述任一项所述的用于燃料电池关机的装置。
本实用新型的有益效果包括：通过控制燃料电池系统装置中的排气阀的开启来卸掉燃料电池系统中的氢压，使氢气侧的入电堆压力在合理范围内，不对膜电极造成损伤；同时通过比例阀向燃料电池系统的阳极容腔接入氮气气源，使其内部充满保护气体，避免关机停滞后的氧气从阴极渗透到阳极发生氢氧反应，进而避免电堆的性能及寿命受到影响。
附图说明
图1为本实用新型提供的实施例1的结构示意图。
图2为本实用新型提供的实施例2的流程结构示意图。
其中：
1-电堆；
2-氢气侧管路；
21-排气阀；22-比例阀；23-引射器；24-分水器；25-排水阀；
3-空气侧管路；
31-空压机；32-中冷器；33-三通阀；34-节气门；
4-冷却侧管路；
41-水泵；42-节温器；43-风扇；
5-消音器；
6-DCDC模块。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
结合图1所示，本实施例提供了一种用于燃料电池关机的装置，包括：
电堆1、氢气侧管路2、空气侧管路3及冷却侧管路4，所述氢气侧管路2、空气侧管路3、冷却侧管路4分别与电堆1相连；
所述空气侧管路3上设置有三通阀33及节气门34，所述三通阀33与电堆1空气入口相连，所述节气门34与电堆1空气出口相连；
所述氢气侧管路2上设置有排气阀21，所述排气阀21连接有消音器5，所述三通阀33、所述节气门34均与消音器5相连。
进一步地，所述氢气侧管路2上设置有比例阀22、引射器23及分水器24，所述比例阀22连接引射器23，所述引射器23、电堆1与分水器24依次相连形成循环回路，所述排气阀21设置在分水器24与引射器23相连的管路上。
进一步地，所述分水器24上设置有排水阀25，所述排水阀25与消音器5连接。
进一步地，所述空气侧管路3上还设置有空压机31与中冷器32，所述空压机31、中冷器32及三通阀33依次连接。
进一步地，所述冷却侧管路4上设置有水泵41、节温器42与风扇43，所述水泵41、节温器42、风扇43与电堆1依次相连形成循环回路，所述节温器42还与电堆1相连，所述中冷器32连接至电堆1冷却水入口及冷却水出口。
进一步地，还包括DCDC模块6，所述DCDC模块6与电堆1相连。
本实施例还提供了一种燃料电池，包括上述任一项所述的用于燃料电池关机的装置。
本实施例的目的是提供一种用于常温下燃料电池系统关机的装置，利用该装置，使燃料电池系统的阳极容腔内充满气体氮气，以此来避免氢氧界面的形成，该燃料电池系统装置中关机后空气体积由三通阀到尾排节气门空气管路及电堆空腔组成，可以有效降低燃料电池系统关机后氧气的体积，同时通过排气阀的开启来卸掉入电堆的氢压，保证开机时燃料电池系统内的氢空压差在合理范围内。
实施例2
结合图2及实施例1所示，本实施例还提供了一种用于燃料电池关机的装置的使用方法，实施步骤如下：
当燃料电池系统运行的过程中，接受到关机的指令；
通过燃料电池系统装置中的排气阀的开启来卸掉氢压，使氢气侧的入电堆的压力在设计要求的范围内，保证关机过程的氢气/氧气侧的压差在设计合理的范围内，若燃料电池系统的氢压不在设计的范围内，继续开启排气阀直至在设计的范围内；
同时开启水泵，使水泵的转速在同燃料电池系统的第一个工况点的转速，来保证关机过程中电堆不出现超温故障；
燃料电池系统的阳极侧接入气源氮气，开启比例阀，使燃料电池系统的阳级容腔充满保护气体氮气，可以避免关机停滞后的氧气从阴极渗透到阳极发生氢氧反应，这样可以保证避免氢氧界面现象。
开启燃料电池系统空压机，以关机过程中高频阻抗的变化为约束条件，使电堆内部水含量处于合理的范围内，通过标定空压机的转速来控制入电堆的空气的气量，同时设置节气门全开，将燃料电池系统内部的液态水和水蒸气排出到燃料电池外；
进入到主动放电的模式，利用关机前燃料电池系统阳极氢腔的剩余的氢气来消耗氧气，进行加载电流，排气阀按阈值开启，进行排氢，空侧给定阈值气量，关闭三通阀的主路，开启三通阀的副路，用于稀释排气阀排氢的氢浓度，避免尾排处的氢浓度超标，当燃料电池总电压到某一阈值，结束主动放电；
利用燃料电池系统的DCDC里面的消耗电阻来进行被动放电，关闭排气阀，关闭空压机，关闭水泵，当燃料电池总电池至24v(人体安全电压)以下，被动放电结束；整个燃料电池系统关机流程结束。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种用于燃料电池关机的装置，其特征在于：包括：
电堆、氢气侧管路、空气侧管路及冷却侧管路，所述氢气侧管路、空气侧管路、冷却侧管路分别与电堆相连；
所述空气侧管路上设置有三通阀及节气门，所述三通阀与电堆空气入口相连，所述节气门与电堆空气出口相连；
所述氢气侧管路上设置有排气阀，所述排气阀连接有消音器，所述三通阀、所述节气门均与消音器相连。
2.根据权利要求1所述的用于燃料电池关机的装置，其特征在于：所述氢气侧管路上设置有比例阀、引射器及分水器，所述比例阀连接引射器，所述引射器、电堆与分水器依次相连形成循环回路，所述排气阀设置在分水器与引射器相连的管路上。
3.根据权利要求2所述的用于燃料电池关机的装置，其特征在于：所述分水器上设置有排水阀，所述排水阀与消音器连接。
4.根据权利要求1所述的用于燃料电池关机的装置，其特征在于：所述空气侧管路上还设置有空压机与中冷器，所述空压机、中冷器及三通阀依次连接。
5.根据权利要求4所述的用于燃料电池关机的装置，其特征在于：所述冷却侧管路上设置有水泵、节温器与风扇，所述水泵、节温器、风扇与电堆依次相连形成循环回路，所述节温器还与电堆相连，所述中冷器连接至电堆冷却水入口及冷却水出口。
6.根据权利要求1所述的用于燃料电池关机的装置，其特征在于：还包括DCDC模块，所述DCDC模块与电堆相连。
7.一种燃料电池，其特征在于：包括权利要求1-6任一项所述的用于燃料电池关机的装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202321516800.XU CN220382139U (zh) | 2023-06-14 | 2023-06-14 | 一种用于燃料电池关机的装置、燃料电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202321516800.XU CN220382139U (zh) | 2023-06-14 | 2023-06-14 | 一种用于燃料电池关机的装置、燃料电池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN220382139U true CN220382139U (zh) | 2024-01-23 |
Family
ID=89567150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202321516800.XU Active CN220382139U (zh) | 2023-06-14 | 2023-06-14 | 一种用于燃料电池关机的装置、燃料电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN220382139U (zh) |
-
2023
- 2023-06-14 CN CN202321516800.XU patent/CN220382139U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110911712A (zh) | 一种燃料电池系统及其停机启动时吹扫和排水的方法 | |
| CN114883606B (zh) | 一种燃料电池系统及其启动吹扫方法 | |
| CN111082103B (zh) | 一种燃料电池系统低温自启动方法 | |
| CN111082098A (zh) | 一种燃料电池系统停机方法 | |
| CN115036540B (zh) | 一种燃料电池系统停机方法 | |
| JP2013149538A (ja) | 燃料電池システムの運転停止方法および燃料電池システム | |
| CN115360387B (zh) | 一种燃料电池系统的阳极水量控制方法 | |
| CN112133940A (zh) | 一种燃料电池系统空气路控制系统及方法 | |
| JP5061453B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| CN115036534A (zh) | 一种适用于低氧环境作业的燃料电池系统 | |
| CN114927728B (zh) | 燃料电池系统停机泄放控制方法及装置、车辆 | |
| CN101390239B (zh) | 燃料电池系统 | |
| CN113809366A (zh) | 燃料电池系统的停机控制方法及燃料电池系统、车辆 | |
| JP2009176493A (ja) | 燃料電池システム | |
| JP2005158555A (ja) | 燃料電池システム | |
| CN220382139U (zh) | 一种用于燃料电池关机的装置、燃料电池 | |
| CN112242545A (zh) | 一种车用燃料电池尾气制氮系统及其吹扫方法 | |
| CN114300715B (zh) | 燃料电池系统及其控制方法 | |
| CN114865016A (zh) | 燃料电池电堆及其关机方法 | |
| CN114530615A (zh) | 一种防氢空压差过大的燃料电池发动机及其控制方法 | |
| CN113224350A (zh) | 一种燃料电池系统及其控制方法 | |
| CN217485497U (zh) | 一种适用于低氧环境作业的燃料电池发动机 | |
| CN117239179B (zh) | 燃料电池系统限制高电位的启动方法及高电压放电系统 | |
| CN111725542A (zh) | 一种氢燃料电池阳极保护结构及控制方法 | |
| CN115360384B (zh) | 一种延长车用氢燃料电池系统使用寿命的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |