[发明专利]一种燃料电池供氢及氢气循环系统、和其控制器方法

权利要求书

1.一种燃料电池供氢及氢气循环系统，其特征在于：包括燃料电池电堆(10)、与燃料电池电堆(10)相连的供氢子系统(20)、以及连接在燃料电池电堆(10)和供氢子系统(20)之间的氢循环子系统(30)；

所述供氢子系统(20)包括氢气源(21)、引射器(22)、连接在氢气源(21)和引射器(22)进口端之间的第一供氢管道(23)、连接在引射器(22)出口端和燃料电池电堆(10)之间的第二供氢管道(24)、都安装在第一供氢管道(23)上的加热器(25)和第一流量控制阀(26)、与第二供氢管道(24)相连的第一压力传感器(27)、第三供氢管道(28)、以及安装在第三供氢管道(28)上的第二流量控制阀(29)，所述第三供氢管道(28)的两端分别与第一供氢管道(23)和第二供氢管道(24)相连，使所述串联的第一流量控制阀(26)和引射器(22)与第二流量控制阀(29)并联，所述第二供氢管道(24)和第三供氢管道(28)的连接点、与第一压力传感器(27)沿第二供氢管道(24)中的气体流向先后分布；

所述氢循环子系统(30)的动力部件为氢循环泵(31)。

2.根据权利要求1所述的燃料电池供氢及氢气循环系统，其特征在于：所述氢循环子系统(30)包括汽水分离器(32)、连接在燃料电池电堆(10)和汽水分离器(32)进口端之间的第一氢循环管道(33)、连接在汽水分离器(32)出口端与引射器(22)之间的第二氢循环管道(34)、以及连接在汽水分离器(32)出口端与第二供氢管道(24)之间的第三氢循环管道(35)，所述氢循环泵(31)安装在第三氢循环管道(35)上。

3.根据权利要求2所述的燃料电池供氢及氢气循环系统，其特征在于：所述氢循环子系统(30)还包括安装在第二氢循环管道(34)上的第一止回阀(36)、以及安装在第三氢循环管道(35)上的第二止回阀(37)。

4.根据权利要求2所述的燃料电池供氢及氢气循环系统，其特征在于：所述氢循环子系统(30)还包括与汽水分离器(32)相连的第二压力传感器(38)。

5.根据权利要求2所述的燃料电池供氢及氢气循环系统，其特征在于：所述供氢子系统(20)还包括都与第一供氢管道(23)相连的第一温度传感器(210)和第二温度传感器(211)，所述第一温度传感器(210)、加热器(25)和第二温度传感器(211)沿第一供氢管道(23)中的气体流向先后分布。

6.根据权利要求1所述的燃料电池供氢及氢气循环系统，其特征在于：所述加热器(25)为换热器(251)。

7.根据权利要求1所述的燃料电池供氢及氢气循环系统，其特征在于：所述供氢子系统(20)还包括与第一供氢管道(23)相连的第三压力传感器(212)，所述第三压力传感器(212)分布在引射器(22)的前侧。

8.根据权利要求1所述的燃料电池供氢及氢气循环系统，其特征在于：所述供氢子系统(20)还包括与第二供氢管道(24)相连的安全阀(213)，所述第二供氢管道(24)和第三供氢管道(28)的连接点、与安全阀(213)沿第二供氢管道(24)中的气体流向先后分布。

9.根据权利要求1所述的燃料电池供氢及氢气循环系统，其特征在于：所述供氢子系统(20)还包括都安装在第一供氢管道(23)上的减压阀(214)和开关阀(215)，所述减压阀(214)和加热器(25)沿第一供氢管道(23)中的气体流向先后分布，所述减压阀(214)和开关阀(215)沿第一供氢管道(23)中的气体流向先后分布。

10.根据权利要求9所述的燃料电池供氢及氢气循环系统，其特征在于：所述供氢子系统(20)还包括安装在第一供氢管道(23)上的氢过滤器(216)，所述氢过滤器(216)分布在减压阀(214)和开关阀(215)之间。

11.一种权利要求1所述的燃料电池供氢及氢气循环系统的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：

S1、设置控制器，使所述第一流量控制阀(26)、第二流量控制阀(29)、第一压力传感器(27)和氢循环泵(31)都与控制器通讯连接，所述控制器中预存有目标气压，该目标气压与燃料电池电堆(10)的目标功率相匹配；

S2、所述控制器使第一流量控制阀(26)处于常开状态、以及使第二流量控制阀(29)和氢循环泵(31)都处于常闭状态；

S3、所述氢气源(21)供给的氢气依次经第一供氢管道(23)、引射器(22)和第二供氢管道(24)后流入燃料电池电堆(10)的阳极，且所述第一供氢管道(23)中的氢气经加热器(25)加热后再流入引射器(22)中；

S4、所述控制器根据目标气压和第一压力传感器(27)反馈的实时气压来控制第一流量控制阀(26)、第二流量控制阀(29)和氢循环泵(31)的开关和开度：

S41、当所述引射器(22)的工况满足目标气压时，保持第二流量控制阀(29)和氢循环泵(31)的关闭，并根据第一压力传感器(27)反馈的实时气压调节第一流量控制阀(26)的开度，直至实时气压达到目标气压；

S42、当所述引射器(22)的工况不满足目标气压时，使第一流量控制阀(26)的开度为100％、第二流量控制阀(29)打开、以及保持氢循环泵(31)的关闭，并根据第一压力传感器(27)反馈的实时气压调节第二流量控制阀(29)的开度，直至实时气压达到目标气压；

S43、当所述引射器(22)的工况超出目标气压时，使氢循环泵(31)打开、第一流量控制阀(26)关闭、以及保持第二流量控制阀(29)的关闭。