[发明专利]燃料电池的吹扫系统及其吹扫方法

说明书

本发明提供了一种燃料电池的吹扫系统及其吹扫方法，包括：传感器组，包括电池堆温度传感器和环境温度传感器，电池堆温度传感器设置于燃料电池堆的内部，且环境温度传感器设置于燃料电池堆的外部；空气泵，连接于燃料电池堆的进气管道；系统控制器，用于接收传感器组传来的测量信号，并根据测量信号控制空气泵的开启和关闭。上述吹扫系统能够有效地带出电池堆内部的水，降低燃料电池堆内部温度，并对燃料电池堆内部温度和系统环境温度进行测量，以判断是否已对燃料电池堆进行有效地吹扫，通过判断结果停止对燃料电池堆的吹扫，有效地降低了对燃料电池堆的吹扫时间，减少了吹扫系统的能量消耗，提高了吹扫系统的可靠性和稳定性。

技术领域

本发明涉及燃料电池堆技术领域，具体而言，涉及一种燃料电池的吹扫系统及其吹扫方法。

背景技术

燃料电池是一种采用电化学反应的方式将燃料中的化学能转化为电能的发电装置，具有环境友好、安全可靠和易于操作等优点。由于不受卡诺循环的限制，燃料电池的直接发电效率可达45％，热电联供效率可达90％以上，可广泛应用于备用电源、分布式电站和汽车动力等多个领域。

其中，质子交换膜燃料电池作为燃料电池中的一种，在原理上相当于水电解的逆装置，发电过程的产物是水。因此，在电池反应区的中后段常常会有液态水的堆积，发电系统关机时需要对未反应的燃料气体和反应流道中的水进行吹扫，同时，需将燃料电池堆的温度降到室温环境附近，保证燃料电池堆及系统的安全性，以及下次启动系统的顺利进行。

在现有技术中，一种用于燃料电池的吹扫系统包括燃料电池堆、整车控制器、燃料电池控制器、动力输出继电器、空气泵、氢气尾排电磁阀、燃料电池温度采集装置和环境温度采集装置；控制方法是燃料电池控制器根据燃料电池温度和环境温度控制关机时空气泵的转速、氢气尾排电磁阀的排放周期和吹扫时长。根据燃料电池温度采集装置和环境温度采集装置采集的温度数据用相对应的吹扫气体速率、尾排电磁阀排气周期和吹扫时长对燃料电池进行吹扫。

上述吹扫方法中，为了保证吹扫的可靠性，往往采取长时间吹扫，或者对电堆降温与水气吹扫同时进行，从而导致燃料电池发电系统关机时间长，并且能耗较大。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种燃料电池的吹扫系统及其吹扫方法，以解决现有技术中对燃料电池进行吹扫的过程中吹扫时间长、能耗大的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种燃料电池的吹扫系统，包括：传感器组，包括环境温度传感器和电池堆温度传感器，电池堆温度传感器设置于燃料电池堆的内部，且环境温度传感器设置于燃料电池堆的外部；空气泵，连接于燃料电池堆的进气管道；系统控制器，用于接收传感器组传来的测量信号，并根据测量信号控制空气泵的开启和关闭。

进一步地，传感器组还包括设置于燃料电池堆的出气管道上的出气湿度传感器、出气温度传感器和出气压力传感器。

进一步地，传感器组还包括设置于燃料电池堆的进气管道上的进气湿度传感器。

进一步地，传感器组还包括设置于燃料电池堆的进气管道上的进气压力传感器和进气温度传感器。

进一步地，吹扫系统还包括：尾气阀门，连接于燃料电池堆的出气管道；冷却水泵，连接于燃料电池堆的进水管道和出水管道，并与系统控制器连接。

进一步地，吹扫系统还包括冷却水散热器，设置于进水管道上。

进一步地，系统控制器包括：接收模块，用于接收传感器组传来的测量信号；判断模块，用于对测量信号进行判断，并将测量信号转为控制信号；发送模块，用于将控制信号发送至空气泵和冷却水泵。