[发明专利]一种直接甲醇燃料电池系统及其供给控制方法

权利要求书

1.一种直接甲醇燃料电池系统，包括燃料电池电堆(2)、水热管理模块(4)、燃料供给模块(1)、气体供应模块和检测控制模块；所述检测控制模块与燃料电池电堆(2)、水热管理模块(4)、燃料供给模块(1)和气体供应模块电连接；所述燃料供给模块(1)经管路与水热管理模块(4)相连，为燃料电池供应反应燃料，所述气体供应模块经管路与燃料电池电堆(2)阴极入口相连，为燃料电池供应空气和/或氧气，其特征在于：检测控制模块包括供给控制模块(3)，用于控制燃料供给模块(1)；供给控制模块(3)分别与燃料电池电堆(2)、燃料供给模块(1)连接；燃料供给模块(1)包括甲醇计量泵(11)、甲醇缓冲罐(12)、辅助液泵(13)、燃料桶(14)，燃料桶(14)、辅助液泵(13)、甲醇缓冲罐(12)、甲醇计量泵(11)依次连接，甲醇计量泵(11)通过管路与水热管理模块(4)连接。

2.根据权利要求1所述的直接甲醇燃料电池系统，其特征在于：燃料桶(14)的数量为至少两个，燃料桶(14)出口均设有与供给控制模块(3)连接的电磁阀(15)，对应的电磁阀(15)的数量至少两个，燃料桶(14)与电磁阀(15)连接后以并联的方式经管路与辅助液泵(13)连接。

3.根据权利要求1或2所述的直接甲醇燃料电池系统，其特征在于：甲醇缓冲罐(12)包括设在甲醇缓冲罐(12)下端侧面的进液口、设在甲醇缓冲罐(12)下端另一侧面的出液口，进液口与辅助液泵(13)通过管路连接，出液口与甲醇计量泵(11)通过管路连接。

4.根据权利要求3所述的直接甲醇燃料电池系统，其特征在于：甲醇缓冲罐(12)还包括用于测量甲醇容量的液位传感器，液位传感器与辅助液泵(13)连接。

5.根据权利要求4所述的直接甲醇燃料电池系统，其特征在于：液位传感器为电容式传感器或光电传感器。

6.根据权利要求1或2或4或5所述的直接甲醇燃料电池系统，其特征在于：还包括过滤装置(16)，过滤装置(16)分别与电磁阀(15)、辅助液泵(13)连接。

7.根据权利要求6所述的直接甲醇燃料电池系统，其特征在于：辅助液泵(13)为隔膜液泵，流量范围为10-1000mL/min。

8.根据权利要求1或2或4或5或7所述的直接甲醇燃料电池系统，其特征在于：甲醇缓冲罐(12)的容量为30-100mL。

9.根据权利要求1所述的直接甲醇燃料电池系统，其特征在于：水热管理模块(4)包括分液器(41)、散热器(42)、液泵(43)，分液器(41)分别与甲醇计量泵(11)、液泵(43)、散热器(42)、燃料电池电堆(2)连接，液泵(43)、散热器(42)的另一端均与燃料电池电堆(2)连接。

10.一种直接甲醇燃料电池供给控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：系统开启时，供给控制模块(3)控制其中一个电磁阀(15)打开，关闭其余电磁阀(15)，辅助液泵(13)吸取所述打开的电磁阀(15)对应的燃料桶(14)中的甲醇，当液位传感器检测到甲醇缓冲罐(12)中液位高于预设值X时，供给控制模块(3)控制辅助液泵(13)关闭，停止吸液；

步骤二：系统运行时，供给控制模块(3)采集燃料电池电堆(2)运行过程的输出电流和温度，根据输出电流和作为进料控制辅助调节参数的温度计算甲醇用量；

所述甲醇用量计算公式为：

V＝f(T，I)+aΔT+b∫ΔTdt+c(ΔT-ΔT’)

其中V为甲醇体积，a、b、c为常数，I为电堆输出电流，ΔT表示温度变化量；

步骤三：供给控制模块(3)控制甲醇计量泵(11)从甲醇缓冲罐(12)中吸取甲醇，并维持分液器(41)中溶液浓度在0.3-2mol/L范围内，当液位传感器检测到甲醇缓冲罐(12)中液位低于预设值Y时，供给控制模块(3)控制打开辅助液泵(13)继续吸液；

步骤四：当辅助液泵(13)持续吸液，且液位传感器检测到甲醇缓冲罐(12)中液位未上升，则判定燃料桶(14)中的甲醇已用尽，此时关闭甲醇用尽的燃料桶(14)对应电磁阀(15)，打开其余电磁阀(15)中的一个，配合辅助液泵(13)继续工作；

步骤五：更换甲醇用尽的燃料桶(14)，保持燃料持续供应。