[发明专利]氢燃料电池中的空气储罐和可变几何形状空气处理

权利要求书

1.一种用于燃料电池堆的空气处理系统，所述系统包括：

压缩机；

设置在压缩机下游的气动存储设备；

流量控制阀系统，其被配置为将气动存储设备的入口可操作地耦合到压缩机的出口，并且被配置为将气动存储设备的出口可操作地耦合到燃料电池堆的入口；以及

控制器，其被配置为响应于功率需求大于阈值，使流量控制阀打开，以增加从气动存储设备到燃料电池堆的空气流速率。

2. 根据权利要求1所述的系统，其中所述流量控制阀系统包括：

设置在第一管线中的第一流量控制阀，所述第一管线可操作地耦合气动存储设备的出口和燃料电池堆的入口；和

设置在第二管线中的第二流量控制阀，所述第二管线将压缩机的出口可操作地耦合到气动存储设备的入口。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述控制器被配置为独立于第一流量控制阀选择性地控制第二流量控制阀以向气动存储设备供应一定体积的空气。

4.根据权利要求2所述的系统，进一步包括涡轮机，所述涡轮机可操作地耦合到压缩机，并被配置为从出自燃料电池堆排出的空气流回收能量，以增加系统中的压强。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述涡轮机包括可变几何形状涡轮机，其被配置为调制压缩机的操作速度、从燃料电池堆汲取的功率或压强比中的至少一个。

6.根据权利要求4所述的系统，进一步包括第三流量控制阀，所述第三流量控制阀被配置为将气动存储设备可操作地耦合到涡轮机的入口，其中所述控制器被配置为选择性地使第三流量控制阀打开，以增加从气动存储设备到涡轮机的入口中的空气流速率，使得扭矩被施加到压缩机上，并且空气流被输送到燃料电池堆。

7.一种用于操作燃料电池堆的空气处理系统的方法，所述方法包括：

响应于功率需求大于阈值，控制流量控制阀以增加从气动存储设备到燃料电池堆的空气流速率。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述流量控制阀是第一流量控制阀，并且进一步包括第二流量控制阀，所述第二流量控制阀被配置为将压缩机的出口可操作地耦合到气动存储设备。

9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括选择性地控制第二流量控制阀以向气动存储设备供应一定体积的空气。

10.根据权利要求8所述的方法，进一步包括从通过涡轮机从燃料电池堆排出的空气流回收能量，以增加系统中的压强。

11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括调制压缩机的操作速度、从燃料电池堆汲取的功率或压强比中的至少一个。

12.根据权利要求10所述的方法，进一步包括选择性地使第三流量控制阀打开，以增加从气动存储设备到涡轮机的入口中的空气流速率，使得扭矩被施加到压缩机上，并且空气流被输送到燃料电池堆。

13.一种用于燃料电池堆的空气处理系统，所述系统包括：

涡轮机，其被配置为从燃料电池堆输出的排气回收能量；

压缩机，其设置在涡轮机的下游，并被配置为向燃料电池堆供应第一体积的空气；

燃料电池堆上游的气动存储设备；以及

控制器，其被配置为响应于功率需求大于阈值功率需求的改变，从气动存储设备向燃料电池堆供应第二体积的空气；

其中从涡轮机回收的能量被供应给涡轮机或控制器中的至少一个。

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述压缩机被配置为向气动存储设备选择性地供应第三体积的空气。

15.根据权利要求13所述的系统，其中所述第一和第二体积的空气在燃料电池堆的上游混合。