[发明专利]一种氢燃料电池的阳极排水控制方法及其排水系统

说明书

本发明公开了一种氢燃料电池的阳极排水控制方法及其排水系统，其方法是：利用氢循环泵将阳极产生的含氢气的废水进行分离，分离出的废水收集到容器中，实时监测氢循环泵功率，当氢循环泵功率≥设定阈值P₀时，排放容器内的废水。本发明根据积水情况进行实时监控，实现智能排水，既避免了废水量较小时频繁排水造成的设备损坏，也避免了废水量较大排水不及时造成的堵水，操作简单、解放人力、降低成本、提高了系统效率。

技术领域

本发明涉及氢燃料电池领域，具体地指一种氢燃料电池的阳极排水控制方法及其排水系统。

背景技术

氢燃料电池是一种将燃料气体当中储存的化学能转化成为电能的装置，区别于锂离子电池用作能量储存装置，氢燃料电池内部不储存能量，而是类似于汽车发动机的能量转化装置。氢燃料电池作为一种清洁能源，具有替代传统汽油柴油发动机的潜能，受到交通运输行业的普遍关注。质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为氢燃料电池的一种，使用聚合物薄膜作为固体电解质隔开电池的阴阳两极，聚合物薄膜还承担将阳极氢气反应产生的质子导向阴极的作用，质子到达阴极后与氧化气体反应，电子通过外电路形成电流回路，产生电能。

为了提高质子交换膜燃料电池的氢气利用率，阳极气流控制是一种简单易行的设计方式。阳极氢气循环设计使反应的剩余氢气继续引入系统参与反应，有助于提高质子交换膜燃料电池系统对氢气的利用率。但是阳极没有常排出口更容易引起电池内部的堵水。质子交换膜燃料电池中的产物水产生于阴极，在大电流下阴极的水会远远大于阳极水，阴极水会顺着浓度梯度扩散至阳极，阳极不常排的设计无法及时排出燃料电池中的多余水，为避免由于堵水造成的性能下降，阳极不常排的结构需要添加辅助排水装置。

目前在已知的专利文献中，公开了一些对于氢燃料电池的排水方法，比如：

武汉理工大学的专利《一种短时封闭式燃料电池》(公开号CN102832403A)，丰田自动车株式会社的专利《具有闭塞端阳极的燃料电池”》(公开号CN101548420A)、新源动力股份有限公司的专利《一种质子交换膜燃料电池阳极脉冲系统及其工作方法》(公开号CN102035001A)、清华大学的专利《一种燃料电池节氢和阳极排水方法》(公开号CN1476121A)、重庆大学的专利《燃料电池多模式切换阳极压力脉动水冲刷控制系统》(公开号CN109216736A)、丰田自动车株式会社的专利《燃料电池用排水装置、燃料电池系统及其控制方法》(公开号CN 105609839A)给出了氢燃料电池系统气流控制和阳极排水的一些技术路线，也提供了一些对阳极水冲扫方式控制的可行方案。但是并无法解决“何时进行排水”“水有多少时开始排水”的问题，对于排水的控制也是通过手动或者采用定时等机械式的简单操作方法，装置本身并没有判断排水时机和根据积水情况自行排水的能力。在面对比较极端的场景，如堵水十分严重或者堵水时间并不规律的情况时，上述装置还需要人工介入进行处理。

因此，需要开发出一种对阳极积水量进行实时判定并智能排水的氢燃料电池的阳极排水控制方法及其排水系统。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种对阳极积水量进行实时判定并智能排水的氢燃料电池的阳极排水控制方法及其排水系统。

本发明的技术方案为：一种氢燃料电池的阳极排水控制方法，其特征在于，其方法是：利用氢循环泵将阳极产生的含氢气的废水进行分离，分离出的废水收集到容器中，实时监测氢循环泵功率，当氢循环泵功率≥设定阈值P₀时，排放容器内的废水。

优选的，当氢循环泵功率≥设定阈值P₀时，开启容器排水口处的电磁阀，进行排水。

优选的，容器排水过程中，当氢循环泵功率＜设定阈值P₀时，容器排水关闭。

优选的，所述容器包括至少一个U型积水管。