[发明专利]一种基于比例阀的燃料电池阳极背压控制系统

说明书

本发明涉及一种基于比例阀的燃料电池阳极背压控制系统，包括氢气输送管、电堆、氢气排出管、入口压力传感器、出口压力传感器、氢气供应模块、散热模块、水汽分离模块和比例阀；氢气输送管与电堆氢气入口相连，入口压力传感器用于检测电堆氢气入口处氢气压力，氢气供应模块设置在氢气输送管上；氢气排出管与电堆氢气出口相连，出口压力传感器用于检测电堆氢气出口处氢气压力，散热模块、水汽分离模块和比例阀依次设置在氢气排出管上，比例阀连接至氢气尾排。与现有技术相比，本发明结合散热模块+水汽分离模块+比例阀进行氢气路的背压控制，整体成本低、供货期短，无需定期更换模块，而且能够精确控制燃料电池测试时阳极压力，且精度高响应快。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种基于比例阀的燃料电池阳极背压控制系统。

背景技术

燃料电池是一种直接将储存在的化学能经与反应转化成电能、热能和水的电化学装置。燃料电池发动机作为一种新型的绿色动力源，因其所具有的高效率和低排放等优良特性，正逐渐成为车载发动机的研发重点之一。燃料电池发动机是基于负载的输出，对于整车而言具有良好的控制性；同时，燃料电池发动机的能量输出为电能，简化了传统汽车的传动和调速结构。尽管燃料电池发动机与内燃机相比具有众多优点，但是燃料电池发动机要取代内燃机成为汽车发动机的主流，还有许多问题需要解决。

其中，在燃料电池发动机的测试中，燃料电池发动机的核心部件燃料电池电堆的测试存在较大问题，燃料电池电堆测试背压控制一般通过膜片式背压阀，但目前膜片式背压阀更多依靠进口且需适配相应的减压阀、电气比例阀和缓冲罐，存在整体交期长、价格高、膜片需要定期更换等问题，而使用比例阀进行背压则存在比例阀自身无法耐高温，且阳极尾排由于剩余氢气少所以选择的比例阀通径更小，导致经常堵水压力波动。

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基于比例阀的燃料电池阳极背压控制系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于比例阀的燃料电池阳极背压控制系统，包括氢气输送管、电堆、氢气排出管、入口压力传感器、出口压力传感器、氢气供应模块、散热模块、水汽分离模块和比例阀；

所述氢气输送管与电堆的氢气入口相连，入口压力传感器用于检测电堆氢气入口处的氢气压力，氢气供应模块设置在氢气输送管上；

所述氢气排出管与电堆的氢气出口相连，出口压力传感器用于检测电堆氢气出口处的氢气压力，散热模块、水汽分离模块和比例阀依次设置在氢气排出管上，比例阀连接至氢气尾排。

进一步的，所述散热模块包括降温板换和相应管路，所述降温板换的热侧连通电堆的氢气出口和水汽分离模块，所述降温板换的冷侧通入冷却水。

进一步的，所述水汽分离模块包括水汽分离罐和排水管，水汽分离罐的上方设有氢气进气孔和氢气出气孔，分别连通散热模块和比例阀，水汽分离罐的下方设有排水口，所述排水管与排水口相连，水汽分离罐的测量安装有液位管，所述液位管上安装有液位传感器。

进一步的，所述液位管为透明PFA管，与水汽分离罐连通，液位管的水位高度与水汽分离罐的水位高度相同，所述液位传感器为电容式液位传感器，用于检测液位。

进一步的，所述排水管连接至排水尾排，排水管包括并联的两个支路，两个支路上分别设有排水电磁阀和排水球阀，可以通过排水电磁阀进行自动控制来排水，也可以通过排水球阀通过手动控制来排水。

进一步的，所述氢气供应模块包括依次设置在氢气输送管上的氢气预处理及流量控制系统、氢气加湿系统和氢气控温系统，氢气预处理及流量控制系统的入口连通氢气源。