[发明专利]一种质子交换膜燃料电池水管理系统及操作方法

权利要求书

1.一种质子交换膜燃料电池水管理系统，其特征在于：所述水管理系统由四个电磁阀、四个三通、以及管路组成。

2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池水管理系统，其特征在于：所述水管理系统中第一三通的一端通过管路连通于所述燃料电池的阴极供料系统，另外两端通过管路分别连通于所述水管理系统的第一电磁阀与第二电磁阀；所述水管理系统中第一电磁阀的另一端通过管路连接于所述第二三通；所述水管理系统中第二三通的另外两端分别通过管路连接于所述燃料电池的阴极入口与所述水管理系统中的第三电磁阀；所述水管理系统中第三电磁阀的另一端通过管路连接于所述水管理系统第四三通；所述水管理系统中第二电磁阀的另一端通过管线连接于所述水管理系统第三三通；所述水管理系统中第三三通的另外两端通过管线分别连接于所述燃料电池的阴极出口与所述水管理系统第四电磁阀；所述水管理系统中第四电磁阀的另一端通过管线连接于所述第四三通；所述水管理系统中第四三通的另一端通过管线连接于所述燃料电池阴极排出系统。

3.一种质子交换膜燃料电池水管理的操作方法，其特征在于：基于所述的燃料电池水管理系统的工作状态分为两种状态：状态一(阴极氧化剂在电堆中正向流动状态)和状态二的出入口切换状态(阴极氧化剂在电堆中逆向流动状态，即电堆阴极入口变出口，出口变入口)。

4.根据权利要求3所述的质子交换膜燃料电池水管理的操作方法，其特征在于：所述状态一(阴极氧化剂在电堆中正向流动状态)：所述的第一电磁阀与第四电磁阀处于打开状态，所述的第二电磁阀与第三电磁阀处于关闭状态；阴极氧化剂气体(空气或氧气)经过阴极进料系统后，通过所述的第一三通、第一电磁阀、第二三通、和燃料电池阴极入口进入燃料电池，发生电化学反应；通过所述燃料电池阴极出口、第三三通、第四电磁阀、以及第四三通排出。

5.根据权利要求3所述的质子交换膜燃料电池水管理的操作方法，其特征在于：所述状态二(阴极氧化剂在电堆中逆向流动状态，即电堆阴极入口变出口，出口变入口)：所述的第一电磁阀与第四电磁阀处于关闭状态，所述的第二电磁阀与第三电磁阀处于打开状态；阴极氧化剂气体(空气或氧气)经过阴极进料系统后，通过所述的第一三通、第二电磁阀、第三三通、和燃料电池阴极出口进入燃料电池，发生电化学反应；通过所述燃料电池阴极入口、第二三通、第三电磁阀、以及第四三通排出。

6.根据权利要求3、4或5所述的质子交换膜燃料电池水管理的操作方法，其特征在于：所述燃料电池水管理系统在正常工作时，采用所述状态一与状态二交替进行的方式；当从状态一切换到状态二时，先打开第二电磁阀和第三电磁阀，再关闭第一电磁阀和第四电磁阀，或者第二电磁阀与第三电磁阀的打开与第一电磁阀与第四电磁阀的关闭同时进行；当从状态二切换到状态一时，先打开第一电磁阀和第四电磁阀，再关闭第二电磁阀和第三电磁阀，或者第一电磁阀与第四电磁阀的打开与第二电磁阀与第三电磁阀的关闭同时进行。

7.根据权利要求6所述的质子交换膜燃料电池水管理的操作方法，其特征在于：所述燃料电池水管理系统在正常工作时，采用所述状态一与状态二交替周期进行的方式，周期时间过长，会导致燃料电池内部水失衡；周期时间过短，电磁阀频繁开启，增加了系统附件的功耗；因此周期时间范围设定为从十分钟到两小时。

8.一种优化的燃料电池水管理系统，其特征在于：所述水管理系统由四通阀与管路组成；所述的四通阀通过管路分别与燃料电池阴极进料系统、燃料电池阴极入口、燃料电池阴极出口、以及燃料电池排出管路相连通。