[实用新型]燃料电池堆发电系统的信号控制系统

说明书

技术领域

本实用新型属于燃料电池堆发电技术领域，特别是涉及一种燃料电池堆发电系统的信号控制系统。

背景技术

近年来随着能源短缺和环境恶化日益严重，燃料电池作为一种高效洁净的发电装置，其技术的发展引发了各国政府、企业、科研机构及高等院校的高度重视。燃料电池被看做是继火力发电、水力发电与核电之后的第四种发电方式，被认为是21世纪首选的洁净高效的发电技术。燃料电池通常被这样定义：只要不断地向电极提供反应物质，就能连续地将供给的燃料的化学能转化成电能、热能和水的电化学装置。

燃料电池系统是一个复杂的化学、物理过程，涉及到氢气供给系统、空气或氧气供给系统以及水/热管理系统，通过人工操作不能满足效率、安全稳定性等方面的要求。由于燃料电池系统的负载经常发生变化，特别是车辆用的燃料电池，要频繁的启动、停止、变速，导致负载变化非常大。因此，对燃料电池系统的各个部分协调稳定工作有效控制，是目前燃料电池发电系统开发设计者的棘手问题。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种燃料电池堆发电系统的信号控制系统，通过主控制器对燃料电池的各个部分进行实时监控及数据采集，涉及的多种传感元件(如温度传感器、压力传感器、液位传感器、电导率传感器和流量计等)将数据传输到主控制器，并由主控制器对多种执行元件(如电磁阀、调节阀和循环泵等)进行控制，提高燃料电池系统的整体平衡能力，使各个部分协调工作，从而使燃料电池始终工作在最佳效率以及运行安全。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：一种燃料电池堆发电系统的信号控制系统，包括氢气控制单元、空气控制单元和液体循环控制单元；

所述氢气控制单元上依次设有氢气进气电磁阀、电动调节阀、氢气进气流量计、氢气进气压力传感器、气水分离器和氢气循环泵，所述氢气进气压力传感器位于燃料电池堆的氢气进口端，所述氢气循环泵的一端与所述燃料电池堆的氢气出口端连接且位于所述气水分离器的下游，所述氢气循环泵的另一端与所述燃料电池堆的氢气进口端连接且位于所述氢气进气流量计的上游；

所述空气控制单元上依次设有空气增压器、空气进气流量计、加湿器和空气进气压力传感器，所述空气进气压力传感器位于所述燃料电池堆的空气进口端；

所述液体循环控制单元包括预热循环控制单元和外循环冷却控制单元，所述预热循环控制单元上依次设有加热器和第一液体循环泵，所述外循环冷却控制单元上设有热交换器和第二液体循环泵，所述预热循环控制单元和所述外循环冷却控制单元两者的通用管路上设有进水压力传感器、进水温度传感器、电导率传感器和出水温度传感器，所述进水压力传感器、所述进水温度传感器和所述电导率传感器皆位于所述燃料电池堆的液体进口端，所述出水温度传感器位于所述燃料电池堆的液体出口端，所述热交换器内设有液位传感器；

还包括主控制器，所述氢气进气电磁阀、电动调节阀、氢气进气流量计、氢气进气压力传感器、氢气循环泵、空气增压器、空气进气流量计、空气进气压力传感器、加热器、第一液体循环泵、进水压力传感器、进水温度传感器、电导率传感器、液位传感器、第二液体循环泵和出水温度传感器分别与所述主控制器电连接。

进一步地说，所述氢气控制单元上还设有氢气进气温度传感器和氢气进气湿度传感器，所述氢气进气温度传感器和所述氢气进气湿度传感器皆位于所述燃料电池堆的氢气进口端，所述氢气进气温度传感器和所述氢气进气湿度传感器分别与所述主控制器电连接。

进一步地说，所述氢气控制单元上还设有排水电磁阀和排水管道，所述排水管道的一端与所述气水分离器连通，所述排水电磁阀位于所述排水管道上，所述排水电磁阀与所述主控制器电连接。

进一步地说，所述主控制器为PLC(西门子系列)。

本实用新型的有益效果至少具有以下几点：

一、本实用新型通过主控制器对氢气控制单元、空气控制单元和液体循环控制单元中的多种传感元件和执行元件进行实时监控以及数据采集，利于提高燃料电池系统的工作效率以及运行安全性；

二、本实用新型对空气控制单元中设有的空气进气流量计和空气进气压力传感器进行数据采集并通过空气增压器调节，能够精确控制空气的流量，保证系统的运行要求；

三、本实用新型氢气控制单元上设有的氢气循环泵能够将燃料电池堆反应后残余的氢气重新泵入氢气控制单元，避免氢气外排造成资源浪费；