[发明专利]一种燃料电池的燃料气系统及车辆

说明书

本发明涉及一种燃料电池的燃料气系统及车辆，燃料电池的燃料气系统包括至少两个串联的燃料电池电堆，所述各燃料电池电堆之间设有并联的燃料气传送线路，所述并联的燃料气传送线路上均设有燃料气开关，其中一个设有燃料气开关的燃料气传送线路上设有堆间分水器，所述燃料气系统还包括检测燃料电池电堆的水含量的检测装置和与检测装置信号连接以控制燃料气开关启闭的控制装置。通过在各燃料电池电堆之间设置并联的燃料气传送线路，并通过检测装置检测电堆的水含量以使控制装置实时控制燃料气开关的启闭，以调节电池电堆的水含量，防止电池电堆内部出现水淹或膜干现象，避免了分水器常开的情况，延长了燃料电池寿命，提高了工作效率。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池的燃料气系统及车辆。

背景技术

质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种将储存在燃料中的化学能通过氧化剂转化为电能的发电装置，其具有比能量和比功率高、无电解液流失、室温可快速启动以及环境友好等优点，因此，质子交换膜燃料电池被应用于电动汽车上。

PEMFC的工作温度低于100℃，其反应生成的水以液态的形式存在于电池的阳极和阴极，但如果大量的液态水在电堆的单电池之间停留，会导致扩散层内反应气的传质速度降低，降低电池性能。现有技术中一般采用适宜的流场，依靠反应气吹扫出电池化学反应生成的水，如采用过量的氢气通过电堆，通过氢气带出电池化学反应生成的水，这种方法一定程度上解决了液态水的问题，但如果需要大功率、大电量的电堆，就需要较多的单电池节数，单电池节数增多使电堆中水的积累较多，导致氢气吹扫液态水时阻力增大，通过氢气将电池内部的水带出将变的很困难，仍然会出现水淹现象。针对这种情况，申请公开号为CN1909276A、申请公开日为2007.02.07的中国发明专利公开了一种质子交换膜燃料电池电极阳极水的管理方法，该电极阳极水的管理方法中的燃料电池由两个以上的燃料电池堆组成，燃料电池堆之间采用堆间串联的方式，且在电池堆之间设有分水器，解决了阳极增湿和水淹的问题。但该管理方法不能检测电堆中的具体情况，不能实时了解电堆中的水状态，如果电堆中反应生成的水正常或较少，仍然通过分水器除水，就会出现膜干现象，从而影响燃料电池的正常使用，对电堆造成损害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料电池的燃料气系统，以解决现有技术中不能在线检测电堆中的具体情况容易出现膜干现象的问题；本发明的目的在于提供一种使用该燃料电池的燃料气系统的车辆。

为实现上述目的，本发明燃料电池的燃料气系统的第一种技术方案是：燃料电池的燃料气系统包括至少两个串联的燃料电池电堆，所述各燃料电池电堆之间设有并联的燃料气传送线路，所述并联的燃料气传送线路上均设有燃料气开关，其中一个设有燃料气开关的燃料气传送线路上设有堆间分水器，所述燃料气系统还包括检测燃料电池电堆的水含量的检测装置和与检测装置信号连接以控制燃料气开关启闭的控制装置。

本发明燃料电池的燃料气系统的第二种技术方案是：在本发明燃料电池的燃料气系统的第一种技术方案的基础上，所述并联的燃料气传送线路的数量为两个。并联线路为两个，结构简单更容易控制。

本发明燃料电池的燃料气系统的第三种技术方案是：在本发明燃料电池的燃料气系统的第二种技术方案的基础上，两个并联的燃料气传送线路上的燃料气开关分别为常闭电磁阀和常开电磁阀，所述堆间分水器设置在常闭电磁阀的并联线路上。电磁阀反应较快，能够快速打开和关闭燃料气线路，为实时检测提供保障。

本发明燃料电池的燃料气系统的第四种技术方案是：在本发明燃料电池的燃料气系统的第一种或第二种或第三种技术方案的基础上，所述燃料气系统还包括燃料气喷射器，位于燃料气传送方向末端的燃料电池电堆与燃料气喷射器连通构成了循环系统，末端的燃料电池电堆与燃料气喷射器之间设有末端分水器。循环线路能够使燃料气循环利用，降低了成本，也减少了对大气的污染。