[发明专利]一种风冷式燃料电池吹扫系统及其关机方法

说明书

本发明涉及一种风冷式燃料电池吹扫系统及关机方法，包括如下步骤：(1)收到关机指令后开始降载，保持风扇运行，维持电堆温度；(2)降载完成后，维持氢气源打开，依次打开排气阀、单向阀以及进气三通阀中与第一三通连接的进口，关闭吹扫阀、第二三通中与吹扫装置连接的出口以及进气三通阀中与大气连接的进口，维持时间为t1；(3)维持氢气源打开，然后打开吹扫阀，延时10ms后关闭单向阀以及进气三通阀中与第一三通连接的进口，打开进气三通阀中与大气连接的进口，维持时间为t2；(4)关闭排气阀和吹扫阀，完成关机。本发明不受在实际系统使用过程中没有氮气进行吹扫的影响；吹扫过程不需要循环泵等电控装置；从而保障燃料电池电堆的寿命。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种风冷式燃料电池吹扫系统及其关机方法。

背景技术

燃料电池因其绿色无污染的显著特点，被认为是一种可以替代传统能源的不二选择。随着氢能行业的发展，人们已经不仅局限于实验室水平能正常工作即为优秀的燃料电池系统的观念，开始重视燃料电池的实际使用情况，燃料电池的寿命如何将对于发展和应用起到非常重要的影响。

目前影响燃料电池寿命的影响因素非常多，其中关机阶段的收尾处理是非常重要的一个环节，它包括两方面：电堆残余水的吹扫和电堆残余氢气的处理。

电堆吹扫残余水的控制目前尚无比较统一的策略，因为吹扫过渡会造成电堆膜过干，吹扫不足效果不理想，特别是在简单的风冷系统中很难确定控制策略。

燃料电池系统关机后，燃料电池电堆阳极中还充满着氢气，会有两方面的影响：第一，由于正负极气体分压不同，空气(氧气)从正极渗透到负极或长时间停机空气回流扩散到充满氢气的负极区域形成氢/空界面，因此会产生高电位造成对催化剂碳载体严重腐蚀，最终燃料电池性能严重衰退。第二，由于氢气的扩散速度远大于空气的扩散速度，造成电堆内部形成负压，最大可达-80kPa左右，长此以往会对膜造成不可逆的损伤。

因此，本领域急需一种对燃料电池损耗更小的关机方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种风冷式燃料电池吹扫系统及其关机方法。

为了实现本发明之目的，本申请提供以下技术方案。

在第一方面中，本申请提供一种风冷式燃料电池吹扫系统，所述燃料电池内设有风扇和电堆，所述风扇用于维持所述电堆的温度，所述吹扫系统包括吹扫阀、吹扫装置以及依次连接的第一三通、进气三通阀、电堆、排气阀、第二三通和单向阀，其中，所述第一三通的进口与氢气源连接，所述第一三通的一个出口连接与吹扫阀连接，所述吹扫装置设有两个进气口和一个排气口，其中一个进气口与吹扫阀连接，另一个进气口与所述第二三通的一个出口连接，所述排气口与大气连接，所述进气三通阀的一个进口与大气连接。

在第一方面的一种实施方式中，所述进气三通阀与大气连接的管路上设有过滤器。

在第一方面的一种实施方式中，所述吹扫装置的出气口设有消音器。

在第一方面的一种实施方式中，所述吹扫装置为真空发生器。该真空发生器利用正压的氢气源产生负压，将电堆内部的氢气抽出。

在第二方面，本申请还提供一种利用如上所述风冷式燃料电池吹扫系统进行的风冷式燃料电池关机方法，该关机方法包括如下步骤：

(1)燃料电池收到关机指令后开始降载，降载过程中风扇继续运行，维持电堆温度；

(2)降载完成后，维持氢气源打开，依次打开排气阀和进气三通阀，保持进气三通阀与氢气源连通，维持时间t1；

(3)维持氢气源打开，然后打开吹扫阀，延时10ms后关闭进气三通阀，保持进气三通阀与大气导通，维持时间为t2；

(4)关闭排气阀和吹扫阀，完成关机。