[发明专利]一种氢燃料电池低温储存装置及其控制方法

说明书

本发明提出了一种氢燃料电池低温储存装置及其控制方法，包括电堆、空气进口、氢气进口、空气出口和氢气出口，氮气储罐、第一开关阀、氮气循环泵、热交热器、氮气管道、若干管道切换装置和第一排空阀；空气进口、氢气进口、空气出口和氢气出口均与电堆连通；氮气储罐通过第一开关阀与氮气管道连通；氮气管道上连通设置有氮气循环泵、热交换器和第一排空阀；管道切换装置连通空气进口、氢气进口、空气出口和氢气出口，并选择性的连通氮气管道，或者空气源和氢气源。本发明可在燃料电池停止运行后，当环境温度过低时，关闭发电供气并启用氮气管道，通过对氮气强制泵送和加热，排出燃料电池系统内的水分，降低湿度，使其在低温下可靠储存。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，尤其涉及一种氢燃料电池低温储存装置及其控制方法。

背景技术

在环保观念深入人心的背景下，人类不断的探索可持续的新能源。近年来，氢能发展较快，氢气作为绿色能源引起全世界的广泛关注。它具有可再生、无污染、密度小和热量大等优点，燃料电池是继水力发电、热能发电和原子能发电后的第四种发电技术，其发展必将带来一场新能源汽车革命。

氢燃料电池系统普遍存在低湿存储的问题，氢燃料电池系统在使用时，会产生大量液态水，需要及时将增湿器和管道内的液态水进行吹扫，以避免低温结冰损坏增湿器。但是，增湿器结构较复杂，吹扫除水时，需要加大空压机转速，在没有发电且切断氢气供应时，会对氢燃料电池电堆的质子交换膜产生很大的压差，对电堆是不利的；氢气管路和电堆里也会有少量水分，由于空气系统管路和氢气系统管路是隔离的，吹扫除水存在着清理不干净的情况，仍然存在低温结冰的风险；采用空气压缩机吹扫噪音大、能耗大，不环保。另外，低温下会影响电堆的发电性能，对电池造成不可逆损伤。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种可对燃料电池进行通入惰性气体、排出燃料电池系统内的水分，并循环保温的氢燃料电池低温储存装置及其控制方法。

一方面，本发明提出了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；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。

在以上技术方案的基础上，优选的，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。

进一步优选的，所述管道切换装置(7)为电动三通阀。

更进一步优选的，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。

在以上技术方案的基础上，优选的，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)。