[发明专利]一种燃料电池系统及其停机阳极吹扫方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池系统及其停机阳极吹扫方法，停机阳极吹扫方法步骤包括：燃料电池系统停机时，氢气进入电堆阳极进行吹扫；阳极吹扫过程中，周期性地开启排水排气阀，排水排气阀每一次的开启时长为t1，每两次开启的间隔时间为t2；适应性调节氢气比例阀开度，以维持电堆的阳极压力处于规定压力；记录排水排气阀每一次开启过程中氢气比例阀的开度变化，并计算记录排水排气阀每一次开启过程中氢气比例阀的平均开度，当氢气比例阀第n次的平均开度减去第n‑1次的平均开度小于设定阈值时，则停止电堆的阳极吹扫。本发明通过氢气比例阀的开度情况来判断阳极液态水是否吹扫完毕，使阳极停机吹扫形成闭环反馈，节约氢气吹扫用量。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池系统及其停机阳极吹扫方法。

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。

燃料电池电堆包括阴极和阳极，燃料电池电堆在工作时，氢气在阳极发生电化学反应，空气在阴极发生电化学反应。在燃料电池系统停机过程中，需要对燃料电池电堆的阴极和阳极进行吹扫。通过对阳极吹扫，排出阳极流道和管路中的液态水；通过对阴极吹扫，不仅排出阴极流道和管路中的液态水，而且降低膜电极水含量，以备下一次启动。另外，通过排出液态水，有利于防止低温下流道和管路出现结冰从而阻塞流道和管路的情况发生。其中，阴极使用空气进行吹扫，阳极则使用氢气进行吹扫。

对于阳极氢气吹扫的时长是难以把握的，现有技术为防止阳极液态水残留，通常采取过量吹扫方式，从而造成了氢气的浪费，降低了氢气利用率；或者是，氢气吹扫时间过短，造成阳极液态积水未充分去除。

发明内容

本发明为解决上述技术问题之一，提供一种燃料电池系统及其停机阳极吹扫方法，通过氢气比例阀的开度情况来判断阳极液态水是否吹扫完毕，使阳极停机吹扫形成闭环反馈，节约氢气吹扫用量，从而节约成本。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种燃料电池系统，包括电堆、供氢单元、氢气比例阀、氢气引射器、气水分离器和排水排气阀，所述电堆包括阳极入口和阳极出口，供氢单元、氢气比例阀、氢气引射器和电堆的阳极入口依次连接，电堆的阳极出口连接气水分离器，气水分离器连接氢气引射器和排水排气阀；

所述燃料电池系统还包括控制单元，所述控制单元连接氢气比例阀和排水排气阀；

所述控制单元用于：在燃料电池系统停机吹扫过程中，控制单元周期性地开启排水排气阀，排水排气阀每一次的开启时长为t1，排水排气阀每两次开启的间隔时间为t2；控制单元适应性调节氢气比例阀开度，以维持电堆的阳极压力处于规定压力；控制单元记录排水排气阀每一次开启过程中氢气比例阀的开度变化，并计算记录排水排气阀每一次开启过程中氢气比例阀的平均开度，当氢气比例阀第n次的平均开度减去第n-1次的平均开度小于设定阈值时，则燃料电池系统停止电堆的阳极吹扫。

本发明另一目的是提供一种燃料电池系统停机阳极吹扫方法，其运行于一种燃料电池系统上，包括以下步骤：

燃料电池系统停机时，在电堆的阳极侧，供氢单元的氢气进入电堆阳极进行吹扫；

阳极吹扫过程中，周期性地开启排水排气阀，排水排气阀每一次的开启时长为t1，排水排气阀每两次开启的间隔时间为t2；

适应性调节氢气比例阀开度，以维持电堆的阳极压力处于规定压力；

记录排水排气阀每一次开启过程中氢气比例阀的开度变化，并计算记录排水排气阀每一次开启过程中氢气比例阀的平均开度，当氢气比例阀第n次的平均开度减去第n-1次的平均开度小于设定阈值时，则停止电堆的阳极吹扫。

采用上述技术方案后，本发明至少具有如下有益效果：本发明通过氢气比例阀的开度情况来判断阳极液态水是否吹扫完毕保证阳极积水得到充分去除，且大大节约氢气吹扫用量，从而节约成本；另外，本发明使得阳极停机吹扫形成闭环反馈。

附图说明