[发明专利]一种燃料电池系统及其停机和启动时吹扫和排水的方法

权利要求书

1.一种燃料电池系统，包括燃料电池堆(1)，连接燃料电池堆阴极的空气供应系统和连接燃料电池堆阳极的氢气供应系统，其中空气供应系统包括空压机(2)，空气进气管路(3)，空气排气管路(4)，所述氢气供应系统包括储氢罐，氢气进气管路(5)和氢气排气管路，其特征在于，

所述空气排气管路(4)上通过一分支管路(6)连接低氧浓度气体储存罐(7)，该低氧浓度气体储存罐(7)通过循环管路(8)返回连接氢气进气管路(5)，

在燃料电池停机过程中，以关停空压机(2)或降低空压机转速的方式减少供气量，残余在燃料电池堆(1)阳极侧内的氢气将阴极侧的空气中的氧气消耗掉或降低浓度，生成的低氧浓度气体用来吹扫和稀释燃料电池堆，剩余部分存储在低氧浓度气体储存罐(7)内，其中，

在燃料电池开机过程中，所述低氧浓度气体储存罐(7)储存的低氧浓度气体被用来充填和吹扫燃料电池堆(1)的阳极侧，排出所述阳极侧存留的氧气或降低阳极侧的氧含量到安全充氢的程度，

采用燃料电池系统制作低氧含量气体，在停机时，通过低氧浓度气体的吹扫来稀释和排出燃料电池系统阳极侧剩余氢气，在启动时，通过低氧浓度气体的吹扫来稀释和排出燃料电池系统阳极侧含氧气体，具体包括以下步骤：

(1)在停机过程中或有制作低氧含量气体需要时，以关停空压机(2)或降低空压机转速的方式减少供气量，关闭电磁阀b(11)，打开电磁阀c(12)、电磁阀d(13)和单向阀(14)，使用在燃料电池堆(1)阳极侧中残留或按需保留的氢气持续发电，以将阴极侧空气中的氧气消耗掉的方式得到低氧浓度气体，所述低氧浓度气体通过分支管路(6)存于低氧浓度气体储存罐(7)，以及通过循环管路(8)输送到燃料电池堆(1)的阳极侧以吹扫阳极侧流道中的剩余氢气，使氢气浓度降低至4％以下；

(2)在开机前，打开电磁阀d(13)和单向阀(14)，所述低氧浓度气体储存罐(7)储存的低氧浓度气体通过循环管路(8)充填和吹扫燃料电池堆(1)阳极侧以排出其中存留的氧气或降低阳极侧的氧含量到安全充氢的程度，打开电磁阀e(15)以输入氢气至燃料电池堆(1)阳极侧。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统，其特征在于，所述的空气排气管路(4)上设有电磁阀b(11)，

在关闭电磁阀b(11)且阴极侧空气中的氧气消耗掉的情况下，所述燃料电池阴极侧生成的低氧浓度气体通过分支管路(6)存于所述低氧浓度气体储存罐(7)。

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统，其特征在于，所述的分支管路(6)上设有电磁阀c(12)，

所述电磁阀c(12)在所述燃料电池停机时开启，从而燃料电池阴极侧生成的低氧浓度气体通过所述电磁阀c(12)存于所述低氧浓度气体储存罐(7)。

4.根据权利要求2或3所述的一种燃料电池系统，其特征在于，所述的循环管路(8)上设有电磁阀d(13)和单向阀(14)，

在电磁阀d(13)和单向阀(14)打开的情况下，在燃料电池开机前，所述低氧浓度气体储存罐(7)储存的低氧浓度气体通过循环管路(8)的电磁阀d(13)和单向阀(14)充填和吹扫燃料电池堆(1)的阳极侧，排出所述阳极侧存留的氧气或降低阳极侧的氧含量到安全充氢的程度，

在电磁阀d(13)和单向阀(14)关闭的情况下，在燃料电池停机前，所述燃料电池阴极侧生成的低氧浓度气体通过电磁阀c(12)存于所述低氧浓度气体储存罐(7)。

5.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统，其特征在于，所述的氢气进气管路(5)上设有电磁阀e(15)，

在燃料电池堆(1)阳极侧排出其中存留的氧气或降低阳极侧的氧含量到安全充氢的程度时，所述电磁阀e(15)打开以输入氢气至燃料电池堆(1)阳极侧。

6.根据权利要求5所述的一种燃料电池系统，其特征在于，所述的氢气排气管路上设有测量氢气含量的传感器。