[发明专利]一种氢燃料电池低温储存装置及其控制方法

权利要求书

1.一种氢燃料电池低温储存装置，包括电堆(1)、空气进口(1A)、氢气进口(1B)、空气出口(1C)和氢气出口(1D)，空气进口(1A)、氢气进口(1B)、空气出口(1C)和氢气出口(1D)均与电堆(1)连通，氢气进口(1B)和氢气出口(1D)还与氢气源连通，空气进口(1A)和空气出口(1C)还与空气源连通；其特征在于：还包括氮气储罐(2)、第一开关阀(3)、氮气循环泵(4)、热交热器(5)、氮气管道(6)、若干管道切换装置(7)和第一排空阀(8)；氮气储罐(2)通过第一开关阀(3)与氮气管道(6)连通；氮气管道(6)上连通设置有氮气循环泵(4)、热交换器(5)和第一排空阀(8)；管道切换装置(7)连通空气进口(1A)、氢气进口(1B)、空气出口(1C)和氢气出口(1D)，并选择性的连通氮气管道(6)，或者空气源和氢气源。

2.如权利要求1所述的一种氢燃料电池低温储存装置，其特征在于：所述管道切换装置(7)包括第一管道切换装置(71)、第二管道切换装置(72)、第三管道切换装置(73)和第四管道切换装置(74)，第一管道切换装置(71)分别与空气进口(1A)、空气源和氮气管道(6)连接；第二管道切换装置(72)分别与氢气源、氢气进口(1B)和氮气管道(6)连接；第三管道切换装置(73)分别与空气源、空气出口(1C)和氮气管道(6)连接；第四管道切换装置(74)分别与氢气源、氢气出口(1D)和氮气管道(6)连接。

3.如权利要求2所述的一种氢燃料电池低温储存装置，其特征在于：所述管道切换装置(7)为电动三通阀。

4.如权利要求2所述的一种氢燃料电池低温储存装置，其特征在于：所述第一管道切换装置(71)和第二管道切换装置(72)均通过第一三通(61)与氮气管道(6)连通；第三管道切换装置(73)和第四管道切换装置(74)均通过第二三通(62)与氮气管道(6)连通。

5.如权利要求1所述的一种氢燃料电池低温储存装置，其特征在于：所述热交换器(5)包括壳体(51)、盘管(52)和热电偶(53)，盘管(52)两端分别固定在壳体(51)上并与氮气管道(6)连通，壳体(51)底部设置有热电偶(53)，壳体(51)内设置有换热介质(54)。

6.如权利要求5所述的一种氢燃料电池低温储存装置，其特征在于：所述换热介质(54)为水或者乙二醇。

7.如权利要求1所述的一种氢燃料电池低温储存装置，其特征在于：还包括控制器(9)，控制器(9)分别与第一开关阀(3)、氮气循环泵(4)、热交换器(5)、管道切换装置(7)和第一排空阀(8)电性连接。

8.如权利要求7所述的一种氢燃料电池低温储存装置，其特征在于：所述氮气管道(6)上还设置有第一汽水分离器(10)，第一汽水分离器(10)与氮气管道(6)连通，第一汽水分离器(10)上还设置有第一尾气阀(11)，第一尾气阀(11)与控制器(9)电性连接。

9.如权利要求7所述的一种氢燃料电池低温储存装置，其特征在于：所述氮气管道(6)上还设置有温度传感器(12)、压力传感器(13)、氮气浓度传感器(14)和湿度传感器(15)，温度传感器(12)、压力传感器(13)、氮气浓度传感器(14)和湿度传感器(15)均与控制器(9)电性连接。

10.一种氢燃料电池低温储存装置的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：当氢燃料电池系统停机或停车后，温度传感器(12)检测到环境温度低于设定温度时，控制氢燃料电池低温储存装置开始工作；

S2：控制器(9)改变各管道切换装置(7)的状态，切断空气源和氢气源的气体供应并连通氮气管道(6)，打开第一排空阀(8)和第一开关阀(3)，开始向氮气管道(6)内注入氮气，氮气将电堆(1)内原有的空气和氢气从第一排空阀(8)排出；

S3：当氮气浓度传感器(14)对氮气管道(6)内的氮气浓度进行检测，氮气浓度未达到设定值时，保持第一开关阀(3)开启，持续向氮气管道(6)内补充氮气；当氮气浓度达到设定值时，关闭第一排空阀(8)和第一开关阀(3)；

S4：启动氮气循环泵(4)和热交换器(5)，控制氮气管道(6)内的氮气进行强制循环和间接加热；

S5：间断的开启第一尾气阀(11)，排出电堆(1)内的水、汽；间断的开启第一开关阀(3)，向氮气管道(6)内补充氮气，维持氮气的浓度和压力；

S6：当温度传感器(12)检测到氮气的温度达到设定温度时，关闭热交换器(5)，湿度传感器(15)检测氮气管道(6)内湿度是否达到要求；如湿度未达到设定要求，则在氮气温度降低后，继续启动热交换器(5)，重复步骤S5，直至湿度达到设定要求；

S7：湿度达到设定要求，开启第一排空阀(8)，排出氮气管道(6)内氮气；关闭氮气循环泵(4)和热交换器(5)，各管道切换装置(7)的状态切换为初始状态，即管道切换装置(7)再次与空气源和氢气源连通，断开氮气管道(6)。