[实用新型]一种燃料电池系统

说明书

本实用新型提出一种燃料电池系统，电堆的阳极流道包括向电堆供气的氢气气路，所述氢气气路包括气路第一端和气路第二端；所述气路第一端、气路第二端处的管路同时与第一三通阀、第二三通阀相连；所述第一三通阀与电堆所使用的氢气气源相通；当阳极的电堆工作时，所述第一三通阀、第二三通阀通过切换其各阀口的启闭状态，使氢气气路的氢气输入端在气路第一端、气路第二端之间切换；本实用新型在盲端模式下通过间周期性地改变阳极氢气的流向，以改善杂质在阳极下游累积的现象，降低燃料电池局部供氢不足的现象，减少清除杂质而排放的次数，从而能够有效降低在“盲端”模式下氢气排放的频率，提升氢气的利用率。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其是一种燃料电池系统。

背景技术

燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的装置。燃料电池由双极板和膜电极构成，多个燃料电池单体串联起来构成燃料电池堆，燃料电池具体的反应过程为，向阳极注入氢气，氢气在阳极发生氧化反应：H₂-2e^-=2H⁺；向阴极注入空气，空气中的氧气在阴极发生还原反应：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；为保证燃料电池稳定输出，燃料电池系统需要包含空气供应系统和氢气供应系统，运行时通过鼓风机或空压机从大气中向阴极注入空气，氢气供给系统给阳极提供氢气。一般的阴极采取直接排放的模式将未反应的废气及水直接排出电堆，而阳极端为保证氢气的利用率，有氢气循环模式和阳极“盲端”的方式，循环模式需要循环泵泵增加了系统的复杂性及系统功耗。阳极“盲端”模式系统简化并降低系统功耗，氢气在“盲端”方式下，随着反应的进行，从阴极渗透到阳极的氮气和水等杂质不断的在阳极累积，由于供给给阳极的燃料气几乎全部消耗，越靠近盲端的阳极下游积累的杂质浓度越高，造成局部的燃料供应不足，燃料电池电压下降，所以需要周期性的打开“盲端”的阳极气体出口电磁阀，以清除积累在阳极的杂质，使燃料电池电压恢复。

清除阳极杂质需要频繁的开启阳极排放阀以排出杂质气体，该操作会同时造成部分氢气一起排放，使得利用率下降。

发明内容

本实用新型提出一种燃料电池系统，在盲端模式下通过间周期性地改变阳极氢气的流向，以改善杂质在阳极下游累积的现象，降低燃料电池局部供氢不足的现象，减少清除杂质而排放的次数，从而能够有效降低在“盲端”模式下氢气排放的频率，提升氢气的利用率。

本实用新型采用以下技术方案。

一种燃料电池系统，所述燃料电池电堆（10）的阳极以氢气为燃料电池反应工质；所述电堆的阳极流道包括向电堆供气的氢气气路，所述氢气气路包括气路第一端（51）和气路第二端（52）；所述气路第一端、气路第二端处的管路同时与第一三通阀（22）、第二三通阀（23）相连；所述第一三通阀与电堆所使用的氢气气源（20）相通；当阳极的电堆工作时，所述第一三通阀、第二三通阀通过切换其各阀口的启闭状态，使氢气气路的氢气输入端在气路第一端、气路第二端之间切换。

所述第二三通阀与电堆的尾气排放端相通；

当阳极的电堆的氢气输入端切换为气路第一端时，电堆的阳极流道处于正向供气状态，气路第二端切换为氢气气路的废气排放端且经第二三通阀与尾气排放端相通；

当阳极的电堆的氢气输入端切换为气路第二端时，电堆的阳极流道处于逆向供气状态，气路第一端切换为氢气气路的废气排放端且经第二三通阀与尾气排放端相通。

所述氢气气源为氢气储存装置或氢气制备装置；所述第一三通阀、第二三通阀的阀口均包括主阀口、常开阀口、常闭阀口；氢气气源的氢气输出端经减压稳压阀（21）与第一三通阀的主阀口相通；电堆的尾气排放端经尾排阀（25）、气水分离器（24）与第二三通阀的主阀口相通。

所述第一三通阀的常开阀口（26）、第二三通阀的常闭阀口（28）与气路第一端相通；所述第二三通阀的常开阀口（29）、第一三通阀的常闭阀口（27）与气路第一端相通。