[实用新型]一种质子交换膜燃料电池阳极脉冲排水系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及质子交换膜燃料电池的制造技术，特别是一种质子交换膜燃料电池阳极脉冲排水系统。

背景技术

质子交换膜燃料电池是一种高效和环境友好的发电装置，它直接将贮存在燃料与氧化剂中的化学能转化为电能，其工作温度一般低于100℃，氧的电化学还原反应生成的水为液态水。生成的水可以两种方式排出，一种为气态，若反应气的相对湿度小于1，即反应气中水蒸气分压未达到相应电池工作温度下水蒸气分压时，水可汽化，随电池排放的尾气离开电池；另一种方式为液态排水，此时反应气的相对湿度已达到1，在电极催化层生成的液态水靠毛细力和压差推动，传递到扩散层气相侧，液态水滴由反应气吹扫出电池。为有效排放液态水滴，有效地对燃料电池内部水进行管理，提高系统可靠性，阳极侧大多采用脉冲排放的方式排放液态水滴，同时排放阳极侧杂质。采用该方法控制比较简单，但在脉冲排放瞬间，如控制目标为压力控制，此时入堆氢气流量会出现峰值，因流量波动区间较大，压力没有稳定控制，会出现一定程度的波动；如控制目标为流量控制，脉冲排放瞬间压力也会出现大幅波动。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型要设计一种可以精确的控制入堆燃料气的压力或流量，燃料气的利用率可精确调节的质子交换膜燃料电池阳极脉冲排水系统。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

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、一级减压阀、二级减压阀、进气电磁阀和燃料电池电堆，还包括尾排电磁阀和辅助电磁阀；氢气来源于氢气储罐，经一级减压阀进入二级减压阀和辅助电磁阀，所述的辅助电磁阀与二级减压阀并联；氢气经二级减压阀和辅助电磁阀后合并进入进气电磁阀，再进入燃料电池电堆，最后进入尾排电磁阀，将尾气排放至外界。

本实用新型所述的二级减压阀可以更换为流量控制器或压力控制器或位置开度可调阀。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、由于本实用新型通过尾排电磁阀和辅助电磁阀的组合使用，实现辅助进气和尾排排气气量一致，精确地控制了入堆燃料气的压力或流量。

2、由于本实用新型通过尾排电磁阀和辅助电磁阀的组合使用，实现辅助进气和尾排排气气量一致，精确的控制了入堆燃料气的压力或流量，可通过尾排电磁阀的脉冲排放频率精确调节实现燃料气的利用率精确调节；

3、由于本实用新型的技术方案是通过附加辅助电磁阀实现，该辅助电磁阀为常用部件，控制简单，成本低，安全可靠，因此该系统简单，安全可靠，成本较低，适用性强。

附图说明

本实用新型共有附图4幅，其中：

图1质子交换膜燃料电池阳极脉冲排水系统流程图I；

图2质子交换膜燃料电池阳极脉冲排水系统流程图II；

图3未引入辅助电磁阀测试结果曲线图；

图4引入辅助电磁阀测试结果曲线图。

图中，1、氢气储罐，2、一级减压阀，3、二级减压阀，4、流量控制器，5、压力控制器，6、位置开度可调阀，7、辅助电磁阀，8、进气电磁阀，9、电堆，10、尾排电磁阀，11、压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述，如图1-2所示，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，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。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。

本实用新型的工作方法，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。

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。