[发明专利]一种燃料电池电压控制系统及其控制方法及燃料电池系统

说明书

本发明提供了一种燃料电池电压控制系统及其控制方法及燃料电池系统，涉及燃料电池技术领域。该燃料电池电压控制系统包括燃料电池模块、空气过滤器、氧浓度传感器、流量计、空压机、中冷器、压力调节阀、阴极废气循环流量控制阀、电压监控模块、催化燃烧器和控制器，压力调节阀、阴极废气循环流量控制阀、催化燃烧器、流量计、空压机和中冷器依次连接，电压监控模块设置在燃料电池模块上，氧浓度传感器设置在催化燃烧器和流量计之间的管路上，控制器与流量计、氧浓度传感器、空压机和阴极废气循环流量控制阀均通信连接。本发明可以使燃料电池输出功率维持在较低水平，维持燃料电池在低输出功率下的性能并提高燃料电池的耐久性。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池电压控制系统及其控制方法及燃料电池系统。

背景技术

在包含有燃料电池组成的的电力系统中，由于电力系统整体能量匹配和负载动态变化的原因，存在短暂的或长时间电负荷要求极小的情况。在此种情况下，会要求燃料电池系统维持在零净输出功率的水平，燃料电池系统效率在较高范围内，且能保持平稳运行。

若外部电负荷在趋近于零和正常状态之间频繁切换时，燃料电池系统也随之进行关机和开机运行操作，会造成燃料电池频繁开关机，由此会造成燃料电池在开路电压和正常工作电压之间循环，加剧燃料电池催化剂的劣化，造成燃料电池系统的输出性能和耐久性能下降。因此在电负荷要求极小的时候，希望燃料电池系统可以保持持续运行而不关机，此种情况下燃料电池的电压需要维持在适当的范围内，燃料电池系统的能量消耗和输出功率也要维持在极低的水平。

专利CN105609837涉及一种电源系统及燃料电池的电压控制方法，该燃料电池的电压控制方法包括：在低负载状态时，切断燃料电池与负载的电连接；在将电连接的切断期间，以预先设定的条件向所述燃料电池供给氧；以所述预先设定的条件向所述燃料电池供给了氧之后，检测所述燃料电池的开路电压；在所述开路电压比目标电压高第一值以上时，减少向所述燃料电池供给的氧量；在所述开路电压比所述目标电压低第二值以上时，增加向所述燃料电池供给的氧量；及在所述开路电压小于所述目标电压与所述第一值之和且大于从所述目标电压减去所述第二值所得到的值时，维持向所述燃料电池供给的氧量。但是，本发明存在以下技术问题：1）燃料电池系统难以维持输出电压在合理范围的同时处于低电流和低输出功率的运行状态。2）燃料电池长时间维持在低输出功率会对催化剂造成严重损伤，降低燃料电池的寿命。3）目前控制燃料电池的电压在合理范围的同时较难实现维持燃料电池的低功率输出状态。

因此，亟需提供一种燃料电池电压控制系统及其控制方法及燃料电池系统，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料电池电压控制系统及其控制方法及燃料电池系统，可以使燃料电池输出功率维持在较低水平，同时燃料电池电堆的电压控制在要求的合理范围内，维持燃料电池在低输出功率下的性能并提高燃料电池在此种情况下的耐久性。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

本发明提供了一种燃料电池电压控制系统，包括燃料电池模块、空气过滤器、氧浓度传感器、流量计、空压机、中冷器、压力调节阀、阴极废气循环流量控制阀、电压监控模块、催化燃烧器和控制器，所述压力调节阀、阴极废气循环流量控制阀、催化燃烧器、流量计、空压机和中冷器依次连接在自所述燃料电池模块的阴极出口至所述燃料电池模块的阴极入口的循环管路上，所述电压监控模块设置在所述燃料电池模块上用于监测所述燃料电池模块的电压，所述氧浓度传感器设置在所述催化燃烧器和所述流量计之间的管路上，所述控制器与所述流量计、氧浓度传感器、空压机和阴极废气循环流量控制阀均通信连接。

进一步地，所述燃料电池电压控制系统还包括氢气流量控制阀，所述氢气流量控制阀设置在氢气输送管路上，所述氢气输送管路通入所述催化燃烧器内。

进一步地，所述燃料电池电压控制系统还包括储氢装置，所述储氢装置通过所述氢气输送管路输送至所述催化燃烧器。