[发明专利]一种船用燃料电池阴极进气含盐量检测除盐系统、方法及船用燃料电池系统

说明书

本发明涉及燃料电池发电机系统技术领域,尤其涉及一种船用燃料电池阴极进气含盐量检测除盐系统、方法及船用燃料电池系统。本发明船用燃料电池阴极进气含盐量检测除盐系统包括燃料电池、控制器，经输气管路连接的空压进气模块和除盐模块；空压进气模块包括空压机、中冷器和储气罐；除盐模块包括前级盐度检测结构、除盐结构和后端盐度检测结构，在输气管路上设主管路和旁通管路，在主管路上设除盐结构；在除盐结构进气端设阀门，在旁通管路上设旁通阀。本发明的船用燃料电池阴极进气含盐量检测除盐系统能实现燃料电池所用阴极进气的含盐量实时检测，自动为阴极进气除盐，避免内部质子交换膜等部件快速损耗，延长燃料电池寿命，更好的适应海洋工况。

技术领域

本发明涉及燃料电池发电机系统技术领域，尤其涉及一种船用燃料电池阴极进气含盐量检测除盐系统、方法及船用燃料电池系统。

背景技术

燃料电池具有零排放、效率高、燃料来源多元化、能源可再生等优势，发展燃料电池技术已成为全球能源转型的突破口。质子交换膜燃料电池通常使用氢气作为燃料，从电池的阳极侧进气，使用空气中的氧气作为氧化剂，从阴极侧进气。燃料氢气在阳极通过电催化作用脱除电子后输运到质子交换膜另一侧的阴极，与催化后的氧气发生电化学反应，直接产生电能，废弃物只有水，是理想的清洁发电形式。

当质子交换膜燃料电池应用在海洋船舶场景时，将面对新的技术挑战，最主要的是海洋大气环境中含盐量较高，氯离子等离子浓度也显著高于普通工况。燃料电池工作时，阴极通入海洋工况的空气作为氧化气体，其内部质子交换膜将加快损耗，从而直接影响燃料电池寿命。海洋大气还存在干湿交替现象，和高盐度环境一起作用，加快金属部件腐蚀。这些问题造成燃料电池寿命缩短、稳定性降低。为了解决燃料电池对海洋工况的适应性问题，有必要设计船用燃料电池的除盐装置。

专利CN213636050U《燃料电池冷却装置及燃料电池系统》，CN213636053U《一种船用燃料电池冷却水循环装置》，CN110380082B《燃料电池冷却系统及除气方法》等最新公开的燃料电池系统专利，均没有涉及上述问题。CN212648289U《一种燃料电池冷却水水质净化系统及燃料电池系统》公开的内容仅具有冷却液被动净化功能，无法避免质子膜损耗加快的问题。CN213340446U《一种降低燃料电池电导率的系统》的方法也仅涉及冷却液而且仅适用于燃料电池测试设备。CN206008332U《一种空气除盐系统》仅用于风机送风的情况，不适用于配合空压机使用的燃料电池压力进气情况，而且它没有自动控制功能，对于能量效率敏感的燃料电池系统不适用。

发明内容

本发明提供了一种船用燃料电池阴极进气含盐量检测除盐系统、方法及船用燃料电池系统，能够实现燃料电池所用阴极进气(空气/氧化气)的含盐量实时检测，自动为阴极进气除盐，避免内部质子交换膜快速损耗，延长燃料电池寿命，提升其稳定性，更好的适应海洋工况，解决了现有技术中存在的问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案之一是：

一种船用燃料电池阴极进气含盐量检测除盐系统，包括燃料电池，其特征在于，还包括控制器，在燃料电池的阴极端设置经输气管路连接的空压进气模块和除盐模块；

空压进气模块包括依次连接的空压机、中冷器和储气罐；

除盐模块包括前级盐度检测结构、除盐结构和后端盐度检测结构，所述前级盐度检测结构用于检测空压机和中冷器的排水中的盐度值；所述后端盐度检测结构用于检测燃料电池阴极产水中的盐度值；

在与储气罐的排气口相连的输气管路上设置主管路和旁通管路，在主管路上设置所述除盐结构；旁通管路与除盐结构并联设置；在除盐结构的进气端设置阀门，在旁通管路上设置旁通阀；

所述控制器与空压进气模块、除盐模块、阀门及旁通阀电连接。