[发明专利]燃料电池电堆阴极湿度控制系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池电堆阴极湿度控制系统及其控制方法，燃料电池电堆阴极湿度控制系统包括空气源、电堆和控制器，所述空气源与电堆阴极入口之间沿空气流向依次设有空压机、第一散热器和增湿器，所述第一散热器空气出口与所述电堆阴极入口之间设有供气旁通阀，所述电堆阴极出口与所述增湿器湿侧入口之间设有相并联的第二散热器和排气旁通阀，所述增湿器湿侧出口接外界大气，所述控制器用于分析电堆阴极入口处空气温度，所述控制器输出端与供气旁通阀、排气旁通阀和第二散热器连接。本发明通过调整增湿器湿侧入口处的气体温度，以调整电堆阴极入口处的空气温度和湿度，进而满足电堆的湿度要求。

技术领域

本发明属于燃料电池湿度控制技术领域，具体涉及一种燃料电池电堆阴极湿度控制系统及其控制方法。

背景技术

燃料电池的燃料是氢气，助燃气是氧气，生成物是清洁的水，燃料电池本身工作不产生一氧化碳和二氧化碳，也没有硫和微粒排出，因此氢燃料电池汽车是真正意义上的零排放、零污染的车。

湿度对燃料电池至关重要，控制不当会严重影响燃料电池的性能及寿命，进气湿度过低容易导致膜电极变干，进而燃料电池的导电率下降；进气湿度过高容易造成水淹，气体传递受阻，目前的燃料电池空气侧基本都是通过外部增湿器增湿来提高空气湿度。

随着燃料电池系统操作温度的提高，尤其是大功率运行时，增湿器干侧入口温度(与电堆冷却水入口温度相当)和增湿器湿侧入口温度(与电堆冷却水出口温度相当)变高，相对湿度降低，导致增湿器效率降低，增湿器干测出口相对湿度降低，无法满足燃料电池系统的湿度要求。

发明内容

为了解决现有技术存在的缺陷，本发明提供一种燃料电池电堆阴极湿度控制系统及其控制方法，通过调整增湿器湿侧入口处的气体温度，以调整电堆阴极入口处的空气温度和湿度，进而满足电堆的湿度要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种燃料电池电堆阴极湿度控制系统，包括空气源、电堆和控制器，所述空气源与电堆阴极入口之间沿空气流向依次设有空压机、第一散热器和增湿器，所述第一散热器空气出口与所述电堆阴极入口之间设有供气旁通阀，所述电堆阴极出口与所述增湿器湿侧入口之间设有相并联的第二散热器和排气旁通阀，所述增湿器湿侧出口接外界大气，所述控制器用于分析电堆阴极入口处空气温度，所述控制器输出端与供气旁通阀、排气旁通阀和第二散热器连接。

进一步地，所述第一散热器空气出口与所述增湿器干侧入口连接，所述增湿器干侧出口与所述电堆阴极入口连接。

进一步地，所述增湿器干侧出口与所述电堆阴极入口之间设有第一温度传感器，所述第一温度传感器处于所述供气旁通阀下游处，所述第一温度传感器与所述控制器输入端连接。

进一步地，所述排气旁通阀排气口与所述增湿器湿侧入口之间设有第二温度传感器，所述第二温度传感器处于所述第二散热器下游处，所述第二温度传感器与所述控制器输入端连接。

进一步地，所述第一散热器为第一中冷器，所述第一中冷器通过第一水泵与燃料电池系统的散热水回路连接。

进一步地，所述第二散热器为第二中冷器，所述第二中冷器通过第二水泵与燃料电池汽车辅助散热水回路连接。

进一步地，所述控制器为FCU控制器，所述供气旁通阀和排气旁通阀均为电磁阀。

一种燃料电池电堆阴极湿度控制系统的控制方法，包括以下步骤：