[发明专利]水冷型燃料电池控制系统

说明书

本发明提供了一种水冷型燃料电池控制系统，包括：燃料电池电堆，燃料电池电堆内设有还原腔和氧化腔；分别与还原腔的进气口、出气口连通的氢气输气管道、氢气出气管道，氢气出气管道上设有出气电磁阀；分别与氧化腔的进风口、出风口连通的空气输气管道、空气出气管道，空气输气管道上设有空压机；燃料电池控制器，出气电磁阀；燃料电池控制器根据获取的负载功率的信息控制出气电磁阀每关闭第二时间段后控制出气电磁阀开启第三时间段。在出气电磁阀每关闭第二时间段内提高燃料电池电堆内单位体积内氢气的反应时间，提高氢气的利用率。

技术领域

本发明属于氢燃料电池技术领域，特别涉及一种水冷型燃料电池控制系统。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是在一个步骤中直接从燃料(氢气)和氧化剂(主要是O₂)产生电力的电化学装置，具有工作温度低、能量转换效率高、清洁无污染等优点，因此，被认为是取代目前汽车动力的最具可选性、最有竞争力的动力源之一。

燃料电池运行时，氢气和氧气的供给是比较重要的环节，具体地，氢气的供给是通过储氢的载体向燃料电池提供的，而氧气是通过向燃料电池中输送空气，利用空气中的氧气，在燃料电池运行时，氢气与氧气发生氧化还原反应并输出电能，剩余的气体通过出气口排出，现有技术中，为提高氢气的利用率，通过增设氢气回收装置，将反应后的剩余氢气回收利用，但是在低功率燃料电池系统内设置氢气回收装置，氢气的回收利用效果不明显，反而大大增加了设备的成本。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水冷型燃料电池控制系统。

本发明的技术方案提出了一种水冷型燃料电池控制系统，包括：燃料电池电堆，燃料电池电堆内设有还原腔和氧化腔；分别与还原腔的进气口、出气口连通的氢气输气管道、氢气出气管道，氢气输气管道上设有压力传感器、进气电磁阀，氢气出气管道上设有出气电磁阀；分别与氧化腔的进风口、出风口连通的空气输气管道、空气出气管道连接；燃料电池控制器，与压力传感器、进气电磁阀、出气电磁阀电性连接；燃料电池控制器获取开机信号，控制出气电磁阀开启第一时间段后，根据获取的负载功率的信息控制出气电磁阀每关闭第二时间段后控制出气电磁阀开启第三时间段。

根据本发明提出的水冷型燃料电池控制系统，通过在燃料电池电堆内设有还原腔和氧化腔使得氢气进入还原腔内、空气进入氧化腔内，并通过氢气和氧气的氧化还原反应，进而使燃料电池电堆产生电力，还原腔中的氢气和氧化腔中的氧气分别在负极和正极上的催化剂作用下反应生成水并释放电能，具体地，工作时向负极供给燃料(氢)，向正极供给氧化剂(空气，起作用的成分为氧气)；氢在负极分解成正离子H+和电子e-，当氢离子进入负极与正极之间的电解液中，而电子就沿外部电路移向正极，用电的负载就接在外部电路中；在正极上，空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水；氢气输气管道与还原腔的进气口连通，氢气通过氢气输气管道进入到还原腔内，参与反应后剩余的氢气从还原腔的出气口，流入氢气出气管道后排出；空气从与氧化腔的进风口连通的空气输气管道进入氧化腔内，参与反应后剩余的氧气从与氧化腔的出风口连通的空气出气管道排出，进一步地，在氢气出气管道上设置有出气电磁阀，燃料电池控制器与出气电磁阀电性连接，使得燃料电池控制器获取开机信号时，控制出气电磁阀开启第一时间段(即预排气时间)，燃料电池电堆的还原腔与氧化腔内的气体分别通过氢气出气管道和空气出气管道排出，使还原腔和氧化腔内的气体处于常压状态，出气电磁阀开启第一时间段之后，燃料电池控制器根据获取的负载功率的信息控制出气电磁阀每关闭第二时间段(即排气间隔时间)后控制出气电磁阀开启第三时间段(即排气时间)，使得在出气电磁阀关闭的第二时间段内，还原腔和氧化腔内的气体压力处于工作压力状态，具体地，在第二时间段内，氢气输气管道和空气输气管道分别持续地向还原腔和氧化腔内供给氢气和空气，提高氢气参与反应的时间，提高氢气的利用率；在出气电磁阀关闭第二时间段后，燃料电池控制器控制出气电磁阀开启第三时间段，排出还原腔的剩余气体和反应产物水，以避免还原腔的反应产物水的堆积，对燃料电池电堆造成损坏。