[发明专利]一种燃料电池氢气循环系统和燃料电池车辆

说明书

本发明提供一种燃料电池氢气循环系统和燃料电池车辆，燃料电池氢气循环系统包括气源组件、气水分离器、排气组件、补偿模块和第一控制器，气源组件与燃料电池堆的阳极入口连接，气水分离器与循环管道连接，燃料电池堆的阳极出口与第一管道通过循环管道连接，排气组件与循环管道连接，气源组件和补偿模块与第一控制器连接，补偿模块与排气组件连接，补偿模块用于确定第一管道中的预期压降，第一控制器用于根据预期压降和阳极入口所需的氢气压力控制气源组件为燃料电池堆的阳极入口供氢气的压力。采用本发明提供的燃料电池氢气循环系统，在排气组件排气时，燃料电池堆的阳极入口的氢气压力波动不超出波动范围，且不会影响燃料电池堆的正常工作。

技术领域

本发明实施例涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池氢气循环系统和燃料电池车辆。

背景技术

氢气燃料电池具有环保、结构紧凑、重量轻、电流密度高、工作温度低、启动速度快，使用无毒性的固态电解质膜等优点,在航天、航空、航海以及电动机车等各个方面有着巨大的应用潜力。氢气燃料电池，以氢气作燃料,氧气作氧化剂，通过燃料的化学反应,将化学能转变为电能的电池。氢氧燃料电池工作时,向阳极供应氢气,同时向阴极供应空气，氢气和氧气反应产生电能并生成水。燃料电池在电化学反应过程中会在阴极产生水，水通过质子交换膜渗透到阳极；而阴极空气中的氮气也会通过质子交换膜从阴极渗透到阳极。燃料电池阳极出口的液态水经过气水分离器分离，阳极出口的气体通过氢气循环泵通入到燃料电池堆阳极入口，经过与燃料电池堆入口处的纯氢气混合后再通入到燃料电池堆的内部，其中阳极出口的气体包括未消耗的过量的氢气、氮气以及水蒸气的多组分混合气体。由于燃料电池阴极通过质子交换膜渗透出来的水蒸气和氮气在管路内积累导致氢气浓度降低，会影响燃料电池堆的正常工作。

现有技术中，通过在阳极出口的管道中增加燃料排气阀的方式，排出一定量的气体，来保证阳极入口的氢气浓度维持在许可范围内。

然而，通过燃料排气阀排气的方式，使得阳极入口的氢气压力出现波动超出波动范围，从而影响燃料电池堆的正常工作。

发明内容

本发明实施例提供一种燃料电池氢气循环系统和燃料电池车辆，用以解决由于燃料排气阀的开启导致阳极入口的氢气压力出现波动超出波动范围，从而影响燃料电池堆的正常工作的问题。

一方面，本发明提供一种燃料电池氢气循环系统，包括气源组件、气水分离器、排气组件、补偿模块和第一控制器；

所述气源组件与燃料电池堆的阳极入口连接，所述气源组件用于为所述燃料电池堆的阳极入口供压力可调的氢气；

所述气水分离器与循环管道连接，所述气水分离器用于对所述燃料电池堆的阳极出口排出的气体和水进行气水分离；

所述燃料电池堆的阳极出口与第一管道通过所述循环管道连接，以使所述气水分离器分离出的气体排入所述燃料电池堆的阳极入口；

所述排气组件与所述循环管道连接，所述排气组件用于定期排出所述气水分离器分离出的气体；

所述气源组件和所述补偿模块与所述第一控制器连接，所述补偿模块与所述排气组件连接，所述补偿模块用于确定排气组件排气时所述第一管道中的预期压降，所述第一控制器用于根据所述预期压降和阳极入口所需的氢气压力控制所述气源组件为所述燃料电池堆的阳极入口供氢气的压力，以使燃料电池堆的阳极入口的氢气压力波动位于预设的波动范围内。

可选地，所述排气组件包括第二控制器、第二管道和连接在所述第二管道上的燃料排气阀，所述第二管道与所述循环管道连接；

所述第二控制器与所述燃料排气阀连接，所述第二控制器与所述燃料电池堆连接，所述第二控制器用于根据燃料电池堆的电流控制所述燃料排气阀定期开启和关闭；

所述补偿模块与所述第二控制器连接，所述第二控制器用于在所述燃料排气阀定期开启时，控制所述补偿模块确定所述第一管道中的预期压降。