[发明专利]一种氢气循环系统及其控制方法

说明书

本发明提供一种氢气循环系统，包括氢气瓶、减压阀、电堆、氢气循环泵和氢气引射器，氢气瓶的输出端与减压阀的输入端相连通，减压阀的输出端与电堆的阳极入口相连通，电堆的阳极出口与氢气循环泵的输入端相连通，氢气循环泵的输出端分别与氢气引射器的输入端和第二管道相连通，氢气引射器的输出端与第二管道相连通，且第五管道上设有蝶阀。本发明的有益效果：本发明在氢气循环泵的输出端通过第四管道和第五管道分别与氢气引射器的输入端和第二管道相连通，当电堆小功率运行时，关闭蝶阀，使氢气引射器与氢气循环泵串联，从而可降低低流量下氢气引射器的消耗功率，提升系统净效率。

技术领域

本发明涉及氢燃料电池技术领域，尤其涉及一种氢气循环系统及其控制方法。

背景技术

燃料电池系统由空气系统，氢气系统，热管理系统，电器系统等组成，其中空气系统通过增压与加湿，提供反应所需的阴极气体。氢气系统通过将氢气瓶提供的高压气体进行减压提供反应所需的阳极气体。为了提高氢气利用率，同时均匀阳极氢气中废气的浓度以提升电堆寿命，并对反应的气体进行加湿，需要将反应完成后过量的气体重新泵入氢气入口进行反应。

氢气入堆压力P1经过电堆后压力下降到P2，如果直接将P2连接至P1，由于P1处压力比P2高，氢气无法进行循环，因此需要加入氢气循环泵或者氢气引射器等设备，将出堆气体加压至P3(大于P1)才能进行循环。

一般大功率燃料电池系统选择将氢气循环泵与氢气引射器并联，采用小功率的氢气循环泵，低流量下氢气循环泵工作提供稳定的氢气循环量，高流量下循环泵与引射器一起工作，实现小的氢气循环泵工作功率下的大循环量，然而在低流量情况下，氢气引射器基本上无法使用，从而导致氢气循环效率无法达到最高。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种氢气循环系统及其控制方法。

本发明的实施例提供一种氢气循环系统，包括氢气瓶、减压阀、电堆、氢气循环泵和氢气引射器，所述氢气瓶的输出端通过第一管道与所述减压阀的输入端相连通，所述减压阀的输出端通过第二管道与所述电堆的阳极入口相连通，所述电堆的阳极出口通过第三管道与所述氢气循环泵的输入端相连通，所述氢气循环泵的输出端通过第四管道和第五管道分别与所述氢气引射器的输入端和所述第二管道相连通，所述氢气引射器的输出端与所述第二管道相连通，且所述第五管道上设有蝶阀。

进一步地，所述第三管道上设有用于阻止氢气回流至所述电堆内的单向阀。

进一步地，所述第二管道上设有用于测量所述第二管道氢气流量的第一流量计，所述第三管道上设有用于测量所述第三管道氢气流量的第二流量计。

进一步地，所述减压阀为比例阀或氢气喷射器。

本发明的实施例还提供一种氢气循环系统的控制方法，包括以下步骤：

S1、启动所述氢气循环系统，所述减压阀启动并向所述电堆输入氢气，所述电堆开始工作；

S2、所述第二流量计测量所述第三管道的氢气流量，若所述第三管道的氢气流量大于预设流量值，则打开所述蝶阀；否则继续保持所述蝶阀处于关闭状态；

S3、所述第一流量计测量所述第二管道的氢气流量，若所述第二管道的氢气流量小于目标流量值，则提升所述氢气循环泵的转速直至所述第二管道的氢气流量不小于目标流量值；否则继续保持所述氢气循环泵以当前转速运行。

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的一种氢气循环系统在所述氢气循环泵的输出端通过所述第四管道和所述第五管道分别与所述氢气引射器的输入端和所述第二管道相连通，当所述电堆小功率运行时，关闭所述蝶阀，使所述氢气引射器与所述氢气循环泵串联，从而可降低低流量下所述氢气引射器的消耗功率，提升系统净效率；当所述电堆需要大功率运行时，打开所述蝶阀，此时所述氢气循环泵与所述氢气引射器同时工作以满足大流量下循环需求。

附图说明