[发明专利]一种质子交换膜燃料电池阳极脉冲排水系统及其工作方法

权利要求书

1.一种质子交换膜燃料电池阳极脉冲排水系统，包括氢气储罐(1)、一级减压阀(2)、二级减压阀(3)、进气电磁阀(8)和燃料电池电堆(9)，其特征在于：该系统还包括尾排电磁阀(10)和辅助电磁阀(7)；氢气来源于氢气储罐(1)，经一级减压阀(2)进入二级减压阀(3)和辅助电磁阀(7)，所述的辅助电磁阀(7)与二级减压阀(3)并联；氢气经二级减压阀(3)和辅助电磁阀(7)后合并进入进气电磁阀(8)，再进入燃料电池电堆(9)，最后进入尾排电磁阀(10)，将尾气排放至外界。

2.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池阳极脉冲排水系统，其特征在于：所述的二级减压阀(3)可以更换为流量控制器(4)或压力控制器(5)或位置开度可调阀(6)。

3.一种质子交换膜燃料电池阳极脉冲排水系统的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、燃料氢气由氢气储罐(1)提供，经一级减压阀(2)减压，再进入二级减压阀(3)减压至燃料电池系统所需压力，辅助电磁阀(7)与二级减压阀(3)并联使用，氢气同时进入辅助电磁阀(7)与二级减压阀(3)，为燃料电池电堆供气；

B、燃料氢气同时通过并联的辅助电磁阀(7)与二级减压阀(3)后，再经进气电磁阀(8)进入电堆(9)，最后通过尾排电磁阀(10)进行排放；尾排电磁阀(10)的排放采用脉冲排放方式，在脉冲排放瞬间，反应气在流场内流动线速度达到一定值，依靠反应气吹扫出电堆反应生成水。

4.根据权利要求3所述的一种质子交换膜燃料电池阳极脉冲排水系统的工作方法，其特征在于：所述的反应气在流场内流动线速度达到一定值是指反应气在流场内流动线速度大于或等于5m/s。

5.根据权利要求3所述的一种质子交换膜燃料电池阳极脉冲排水系统的工作方法，其特征在于：所述的尾排电磁阀(10)进行脉冲排放时，与辅助电磁阀(7)采用与尾排电磁阀(10)同步同脉冲排放周期的控制方法，实行同流量控制；即尾排电磁阀(10)与辅助电磁阀(7)的开关周期相同、控制占空比相同。

6.根据权利要求5所述的一种质子交换膜燃料电池阳极脉冲排水系统的工作方法，其特征在于：所述的尾排电磁阀(10)与辅助电磁阀(7)通过采用流量系数Cv值匹配的方法，实现流量同步控制；

所述的流量系数Cv值是尾排电磁阀(10)与辅助电磁阀(7)的重要参数，它反映调节阀的能力或容量，通过已知尾排电磁阀(10)的流量系数Cv值，确定辅助电磁阀(7)的流量系数Cv值，具体步骤如下：

B1、参照流量系数Cv值理论计算式，初步确定辅助电磁阀(7)流量系数Cv值参考值理论计算值Cthv；

B2、根据试验条件，理论计算得出辅助电磁阀(7)的流量系数Cv值Cthv，选取流量系数Cv值接近Cthv但不小于Cthv的辅助电磁阀(7)进行试验修正；

B3、将尾排电磁阀(10)与辅助电磁阀(7)进行连接：试验中为对电堆(9)进行保护，当电堆(9)压力达到电堆保护极限压力时，尾排电磁阀(10)常开，关闭辅助电磁阀(7)，电堆降载；在测试过程中，如压力传感器(11)显示值呈上升状态，表明辅助电磁阀(7)的Cthv理论计算值偏大，采用不同孔径的孔板对其进行修正，直至压力传感器(11)显示值恒定；如压力传感器(11)显示值呈下降状态，表明辅助电磁阀(7)的Cthv理论计算值偏小，此时微调一级减压阀(2)，使其开度缓慢增大，直至压力传感器(11)显示值恒定，记录一级减压阀(2)出口压力，重新计算流量系数Cv值；重复上述步骤，直至压力传感器(11)显示值恒定。