[发明专利]一种质子交换膜燃料电池系统湿度控制方法

权利要求书

1.一种质子交换膜燃料电池系统湿度控制方法，其用于氢燃料电池，

所述燃料电池至少包括，

阴极，其通入氧气或空气作为反应原料，

阳极，其通入氢气作为反应原料，

交换膜，其将阴极与阳极隔开，且仅能选择性透过特定离子，

其特征在于，

包括以下步骤：

基于电池工作分别向对电池阴极输送的空气和向阳极输送的氢气进行交替加湿，使得加湿后的相应气体进入对应电极以加湿电极内的湿度，其中，所述加湿使用的水全部来自于阴极或阳极反应产生的水以使得燃料电池的湿度控制流程至少在水资源上是完全自给自足的。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于对电堆(002)功率的检测来控制阴极和/阳极的加湿，所述阴极与阳极加湿分别通过阴极加湿阀(016)和阳极加湿阀(015)的开闭完成，阳极尾气由排氢阀(003)控制排除，阴极尾气由背压阀(005)控制排出，其中，所述排氢阀(003)为主动控制阀门，背压阀(005)为被动控制阀门。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，启动阶段时，基于未反应产生加湿用水资源而关闭所述阴极加湿阀(016)和阳极加湿阀(015)，控制排氢阀(003)正常常开。

4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，低功率阶段时，控制阴极加湿阀(016)与阳极加湿阀(015)按照第一频率交替开启以执行对阴阳极的周期加湿，排氢阀(003)正常常开，其中，所述第一频率中，阴极加湿周期与阳极加湿周期占比均等。

5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，额定功率阶段时，控制控制阴极加湿阀(016)与阳极加湿阀(015)按照第二频率交替开启以执行对阴阳极的周期加湿，排氢阀(003)正常常开，其中，所述第二频率中，阴极加湿周期与阳极加湿周期占比大于所述第一频率中的占比。

6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，高功率阶段时，控制阴极加湿阀(016)与阳极加湿阀(015)按照第三频率交替开启以执行对阴阳极的周期加湿，控制排氢阀(003)按照第四频率开闭或者减小通过其自身的阳极尾气量，其中，所述第三频率中，阴极加湿周期与阳极加湿周期占比小于所述第二频率中的占比且大于所述第一频率中的占比。

7.根据权利要求1～6任一项所述的方法，其特征在于，包括阳极汽水分离器(009)和阴极汽水分离器(017)，其分别连接至阳极和阴极的气体排出管线并用于将两极中产生的含水尾气中的水以液态的形式分离至储水容器(010)，其中所述水均是由阴、阳极电化学反应产生的，以实现所述加湿水资源的自给自足。

8.根据权利要求1～7任一项所述的方法，其特征在于，包括阳极多层微孔膜(018)和阴极多层微孔膜(019)，其分别用于将蠕动泵(011)输送的水分别以使液态水经亲水多层吸附材料吸附后，通过多层微孔膜(021)渗透至气体侧的方式对原料气体加湿。

9.根据权利要求1～8任一项所述的方法，其特征在于，阴极尾气经过所述阴极汽水分离器(017)分离后的气体直接进入大气，阳极尾气经过所述阳极汽水分离器(009)分离后的气体回收至氢气回收系统。

10.根据权利要求1～9任一项所述的方法，其特征在于，阴极原料气体由空压机(004)压缩空气提供，阳极原料气体由氢气输送管道提供。