[发明专利]一种氢燃料电池吹扫系统及其用阳极波动氢压吹扫方法

说明书

本发明涉及一种氢燃料电池吹扫系统及其阳极波动氢压吹扫方法，所述氢燃料电堆与氢气路单元相连通，所述氢燃料电堆与空气路单元相连通，所述氢燃料电堆与水路单元相连通，所述氢气路单元、空气路单元和水路单元与FCU控制器相电联。本发明可以加速阴极侧吹扫，阳极侧采用波动氢压的吹扫方式，使用氢气瞬间反复升高或者降低5kpa左右的冲击力，快速吹扫出阳极内部的积水，从而有效减少吹扫时间。

技术领域

本发明氢燃料电池领域，涉及一种氢燃料电池系统及其阳极波动氢压吹扫装置，尤其涉及一种氢燃料电池吹扫系统及其阳极波动氢压吹扫方法。

背景技术

氢燃料，是一种清洁、无污染的可再生能源，正在被越来越多的领域使用。氢燃料电池可以将氢气转化为电能和热能，氢燃料电池在工作时，不仅发电效率高，而且具有噪音小、无污染等优点。

氢燃料电池功率越大，产生的水分越多，在阴极积累的水分越多，同时渗透到阳极的水分也就越多，氢燃料电池在停机时需要吹扫，以排出燃料电池内部多余的水分和杂质，特别是在0℃以下时，氢燃料电池生成的水会结冰，导致覆盖质子交换膜，阻碍反应物传输，会导致低温启动失败，更严重的会导致质子交换膜损坏。

目前，吹扫氢燃料电池，主要有通过储存纯氮气分别吹扫阳极、阴极的方法和氢气、空气分别吹扫阳极、阴极的方法。储存纯氮气分别吹扫阳极、阴极是在关机时通过储存的纯氮气分别恒压吹扫阳极、阴极，吹扫达到一定时间，则吹扫结束；氢气、空气分别吹扫阳极、阴极则是在关机时通过氢气、空气分别恒压吹扫阳极、阴极，吹扫一定时间，吹扫结束，然后再通过放电的方式将电堆中残存的氧气消耗掉，阳极侧剩余氢气，阴极侧剩余氮气。

但储存纯氮气分别吹扫阳极、阴极方法，在系统上增加额外的储氮气罐，占用体积较大，需要定期补充纯氮气，而且该方法吹扫时间较长，吹扫之后不确定在电堆内部是否残留水分，影响氢燃料电池的低温启动能力，进而影响电堆的寿命。

氢气、空气分别吹扫阳极、阴极方法，吹扫固定的时长，吹扫时间较长，吹扫完成之后不确定电堆内是否残存水分，存在吹扫不干净或者吹扫过干的情况，从而减少电堆寿命。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种氢燃料电池吹扫系统及其阳极波动氢压吹扫方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种氢燃料电池吹扫系统，包括氢燃料电堆，所述氢燃料电堆与氢气路单元相连通，所述氢燃料电堆与空气路单元相连通，所述氢燃料电堆与水路单元相连通，所述氢气路单元、空气路单元和水路单元与FCU控制器相电联；

所述氢气路单元包括高压储氢瓶，所述高压储氢瓶的输出端与进氢阀的输入端相连，所述进氢阀的输出端与比例阀的输入端相连，所述比例阀的输出端通过氢气入堆压力传感器和氢气入堆温度传感器与氢燃料电堆的输入端相连，所述氢燃料电堆阳极出口端与汽水分离器的输入端相连，所述汽水分离器的气体输出端与氢气循环泵的输入端相连，所述氢气循环泵的输出端与比例阀输出端相连，所述汽水分离器的水输出端与排水阀的输入端相连，所述排水阀的输出端与混排管路相连；

所述空气路单元包括空气滤清器，所述空气滤清器的输出端与空气流量计的输入端相连，所述空气流量计的输出端与空气压缩机的输入端相连，所述空气压缩机的输出端与中冷器的空气输入端相连，所述中冷器的空气输出端与加湿器的空气输入端相连，所述加湿器的空气输出端与氢燃料电堆阴极输入端相连，所述氢燃料电堆阴极输出端与三通阀的输入端a相连，所述三通阀的输出端c与加湿器的加湿流道入口相连，所述加湿器的加湿流道出口与背压阀的输入端相连，所述背压阀的输出端与混排管路相连，所述三通阀的输出端b与背压阀的输入端相连；