[发明专利]一种燃料电池阳极吹扫装置及方法

说明书

本发明涉及一种燃料电池阳极吹扫装置及方法，包括氢气供应模块、电堆、三通阀Ⅰ、气水分离器、三通阀Ⅱ、干燥器、氢气循环泵和电磁阀；氢气供应模块的出气口连通至电堆阳极入口；三通阀Ⅰ的a入口连通至电堆阳极出口，b出口连通至干燥器入口，c出口连通至气水分离器入口；三通阀Ⅱ的d入口连通至气水分离器气体出口，e入口连通至干燥器出口，f出口连通至氢气循环泵进气口，氢气循环泵的出气口连通至电堆阳极入口。与现有技术相比，本发明使用气水分离器将液态水分离排出，使用干燥器吸附气态水，避免了阳极残留液态水和气态水，保证了电堆的寿命，通过两个三通阀控制氢气流向，占用体积小，便于集成化布置，有利于实车推广使用。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种燃料电池阳极吹扫装置及方法。

背景技术

燃料电池，尤其是质子交换膜燃料电池，通过氢气与氧气的电化学反应产生电能、热能，同时，其生成物仅有水，无其他有害气体排出，而且质子交换膜燃料电池也不受卡诺循环限制，其电能转化效率大于50％。燃料电池无污染物排放、电能转化效率高等优点，使得质子交换膜燃料电池技术越来越多的应用于客车、轻卡、中重卡等车型上。

质子交换膜燃料电池需要合适的水分才能高效进行电能转换，水分过少或富余对燃料电池转化效率都有不利的影响，因此，通入燃料电池的气体会预加湿。但是，当燃料电池工作结束时，燃料电池内部会残余水分，如果这些残余水分堵塞流道或者在较低的环境温度下凝结成冰，将会对质子交换膜寿命会有影响，同时不利于下次燃料电池重启。因此燃料电池结束工作时，需要对阳极进行吹扫，除去阳极中的液态水以及与氢气混合的气态水汽。

专利CN110854415A公布了一种燃料电池吹扫装置及其吹扫方法，通过反应炉对空气进行脱氧后，分别对电堆的阳极与阴极进行吹扫，从而去除电堆内部的水分。但是，该专利缺陷有两点：1、太多的电磁阀以及反应炉，不利于进行燃料电池系统集成布置，难以推广实车应用；2、该专利的吹扫只能去除电堆内部的液态水，无法去除电堆混合气体中的气态水。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种燃料电池阳极吹扫装置及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种燃料电池阳极吹扫装置，包括氢气供应模块、电堆、三通阀Ⅰ、气水分离器、三通阀Ⅱ、干燥器、氢气循环泵和电磁阀；

所述氢气供应模块用于供应氢气，氢气供应模块的出气口分别与第一支路和第二支路连通，第一支路连通至电堆的阳极入口，第二支路连通至干燥器的入口；所述电磁阀布置在第二支路上，用于通断第二支路；

所述三通阀Ⅰ包括一个a入口、一个b出口和一个c出口，所述三通阀Ⅱ包括一个d入口、一个e入口和一个f出口，所述气水分离器包括入口、气体出口和液体出口；

三通阀Ⅰ的a入口连通至电堆的阳极出口，b出口连通至干燥器的入口，c出口连通至气水分离器的入口；三通阀Ⅱ的d入口连通至气水分离器的气体出口，e入口连通至干燥器的出口，f出口连通至氢气循环泵的进气口，氢气循环泵的出气口连通至第一支路或电堆的阳极入口。

进一步的，所述干燥器为可循环使用的吸附型干燥器。

进一步的，还包括控制器，所述控制器与氢气供应模块、电堆、气水分离器、氢气循环泵和电磁阀通信连接。

进一步的，所述氢气供应模块包括高压储氢罐、氢气管路、减压阀和比例阀，所述氢气管路的一端连接至高压储氢罐，另一端连接至第一支路和第二支路，所述减压阀、比例阀依次布置在氢气管路上，减压阀和比例阀与控制器通信连接。

进一步的，所述气水分离器的液体出口通过排水管连接至尾排，所述排水管上设有排水电磁阀，排水电磁阀用于通断排水管，排水电磁阀与控制器通信连接。

进一步的，所述三通阀Ⅰ和三通阀Ⅱ为电动三通阀，三通阀Ⅰ和三通阀Ⅱ均与控制器通信连接。