[发明专利]气体纯度检测方法及供氢系统的氢气纯度检测装置

说明书

本发明提供一种气体纯度检测方法及供氢系统的氢气纯度检测装置，其包括：1)预存待检测气体的标准流阻曲线；2)在输送管路中，获取待检测气体的当前流阻曲线，将当前流阻曲线与标准流阻曲线进行比较，当当前流阻曲线偏离标准流阻曲线时，则输出气体纯度不纯的信号；其中，当前流阻曲线的获取过程为：在输送管路上设置节流组件，实时采集输送管路中的流量Q，并且计算获取节流组件前方与节流组件后方的管路内压力差dp，以此绘制成当前流阻曲线，其中X轴为流量Q、Y轴为管路内压力差。本发明可高效判断气体纯度且判断精准，可应用于对燃料电池汽车氢气供应系统中氢气纯度的判断。

技术领域

本发明涉及燃料电池汽车供氢系统领域，特别是涉及一种气体纯度检测方法及供氢系统的氢气纯度检测装置。

背景技术

燃料电池汽车是一种不经过燃料燃烧，直接通过燃料电池发生电化学反应将燃料和氧化物中的化学能转换成电能来驱动电机的新能源动力汽车。当前车载燃料电池系统所使用的燃料一般为99％以上的高纯度氢气或含氢燃料经重整所得到的高纯氢重整气。而从含氢燃料重整得到高纯氢重整气的几种主要方法有氯碱工业副产制氢、化工原料制氢(甲醇裂解、乙醇裂解、液氨裂解等)、新型制氢方法(生物质、光化学等)和石化资源制氢(石油裂解、水煤气法等)。

在燃料电池氢瓶进行置换或者采用的重整氢气未经严格检测时，氢瓶内的气体会存在较多的气体杂质，如N₂、O₂、H₂O、CO、氮氧化物、氯化物、甲烷等气体；而供氢气体杂质含量过多，会直接导致车用氢燃料电池阳极催化剂中毒，出现严重的性能下降,大大减少车用燃料电池的使用寿命。因此需要提前对燃料电池汽车供气系统的氢气进行及时的不纯检测识别，以保证后端供入燃料电池系统的氢气品质达到使用要求。

传统的气体不纯检测方法，主要是将目标气体经过收集后，将气体样本放在特定的质谱仪装置上进行分析检测，以确定气体各组分的含量如专利CN201911102094.2；这种方法虽然能准确的确定出每种气体的具体含量，但是复杂的收集和检测过程，需要消耗大量的时间和人员精力。

其次，也有专利CN201810634256.6通过燃料电池系统阳极模型来检测阳极子系统里面的组分含量，进而通过阳极子系统的组分来反算出新氢的组分含量，但该方法需要足够准确的燃料电池阳极组分估计模型，从工程化应用角度考虑，该方法较为复杂，模型中涉及到燃料电池等多物理场计算过程，需要大量的系统和电堆试验数据才能将模型估计验证准确。

随着国内外在线运营的燃料电池汽车日趋增加，为避免燃料电池因前端氢气气源不纯，而引发的燃料电池电堆性能和寿命的大幅下降，因此需要对进入燃料电池系统的氢气进行提前的纯度检测，以避免出现电堆不必要的损害。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种气体纯度检测方法及供氢系统的氢气纯度检测装置，用于解决现有技术中无法快速准确检测供氢系统中氢气纯度的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种气体纯度检测方法，其包括：

1)预存待检测气体的标准流阻曲线，所述标准流阻曲线为：待检测气体的纯度大于等于99％时的流阻曲线；

2)在输送管路中，获取所述待检测气体的当前流阻曲线，将当前流阻曲线与所述标准流阻曲线进行比较，当当前流阻曲线偏离所述标准流阻曲线时，则输出气体纯度不纯的信号；其中，当前流阻曲线的获取过程为：在输送管路上设置节流组件，实时采集输送管路中的流量Q，并且计算获取节流组件前方与节流组件后方的管路内压力差dp，以此绘制成当前流阻曲线，其中X轴为流量Q、Y轴为管路内压力差。

优选的，所述当前流阻曲线偏离所述标准流阻曲线的程度越大，则所述待检测气体的当前状态越不纯。

优选的，所述输送管路为燃料电池车中与燃料电池系统相连的供氢管路。

优选的，所述节流组件为相连的高压截断阀和过滤件。