[发明专利]一种燃料电池高效吹扫系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池高效吹扫系统及其控制方法，涉及康复医学用辅助装置领域，解决了现有的燃料电池内气体流路中的堆积在的气体流路中附近的水无法完全排出，且吹扫效率较低的问题，现提出如下方案，其包括空气供给模块A0、氢气供给模块H0、散热模块W0、PEMFC1燃料电池，所述空气供给模块A0包括空气过滤器A5、空气压缩机A3、空气入口阀A4、空气出口阀A1、旁通阀A2、反吹扫阀A6、吹扫泄放阀A7、空气入口压力传感器P3、出口压力传感器P4和相互连接管路组成，所述氢气供给模块H0包括氢罐TK1、瓶口阀H1、氢气压力调节阀H2、氢气流量控制器H3、氢循环泵H4。本装置具有可以高效且全面的吹扫排水，提高了燃料电池反应输出效率。

技术领域

本发明涉及康复医学用辅助装置领域，尤其涉及一种燃料电池高效吹扫系统及其控制方法。

背景技术

燃料电池是一种通过将燃料和氧化剂分别通入包含一定其他结

构的阳极与阴极，从而直接将化学能转化为电能的装置。固体高分子型燃料电池是一种利用电解质膜只允许质子通过这一特性而组建的电池，每个电池单体包含阳极、阴极和夹杂在电极间的电解质膜组成，为了获得较高的功率输出，通常将多个燃料电池单体进行堆叠。固体高分子型燃料电池中的电解质膜是一种聚合物，可以较容易地制造且能够在低温下运行，同时能量转化方面效率比热力发电高，作为便携式电源和可移动物体的电源具有较大优势。

在聚合物电解质燃料电池中，一般使用氢气作为阳极燃料，空气作为阴极氧化剂，在阳极处发生下式(1)中反应。

H2→2H++2e-(1)

上述反应中产生的电子在外部电路中做功后流入阴极，上述反应中产生的质子穿过聚合物电解质膜到达阴极，并在阴极发生下式(2)中反应。

2H++(1/2)O2+2e-→H2O(2)

上述(2)式中产生的水从燃料电池中排出，完成整个发电过程。一方面，湿润的聚合物电解质膜由于存在水合作用，更利于质子从中通过，因此维持一定的电解质含水量可以促进燃料电池的发电。另一方面，在燃料电池发电时产生一定量的水，若不及时将水从燃料电池气体供给管路中排出，可能阻碍足够量的待反应气体向催化剂层流动，从而降低燃料电池的输出，特别地，当燃料电池停止运行时，需将内部与连接管路中所有水分排出，否则残留的水在低温环境下产生冻结，使下次发电启动性能降低。

在以往的吹扫方法中，存在无法将燃料电池气体流路中特别是堆积在气体流路进出口附近的水完全排出的可能，且已公布的吹扫方法效率不高。因此提出一种燃料电池高效吹扫系统及其控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料电池高效吹扫系统及其控制方法，解决了现有的燃料电池内气体流路中的堆积在的气体流路中附近的水无法完全排出，且吹扫效率较低的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种燃料电池高效吹扫系统，包括空气供给模块A0、氢气供给模块H0、散热模块W0、PEMFC1燃料电池，所述空气供给模块A0包括空气过滤器A5、空气压缩机A3、空气入口阀A4、空气出口阀A1、旁通阀A2、反吹扫阀A6、吹扫泄放阀A7、空气入口压力传感器P3、出口压力传感器P4和相互连接管路组成，所述氢气供给模块H0包括氢罐TK1、瓶口阀H1、氢气压力调节阀H2、氢气流量控制器H3、氢循环泵H4、气液分离器H5、氢管路泄放阀H6、氢气入口压力表P1、氢气出口压力表P2和相互连接管路组成，所述散热模块W0包括三通调节阀W1、散热器W2、冷却剂循环泵W3、冷却剂出口温度传感器T1、冷却剂入口温度传感器T2和相互连接的管路，所述控制器U0连接有环境温度传感器T3。