[发明专利]燃料电池电站稳定工作控制系统及方法

说明书

本发明涉及燃料电池技术领域，具体公开了一种燃料电池电站稳定工作控制系统及方法，所述系统包括工作电堆以及与所述工作电堆串联的备用电堆，所述工作电堆和备用电堆的入口处均设有氢气入口阀、空气入口阀和水入口阀，所述工作电堆和备用电堆的出口处均设有氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀。本发明对于整个燃料电池发电系统来说，不需要停机吹扫就能够长时间的稳态运行而不会发生电堆水淹的故障，维修人员可以在保证安全的前提下，整个燃料电池发电系统不停机的情况对有故障的电堆进行维修或更换。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池电站稳定工作控制系统及方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池设置有氢气管道和空气管道，通过氢气管道向电堆通入氢气，通过空气管道向电堆通入空气，氢气和空气中的氧气在电堆反应产生电能，并生成副产物水，随着反应不断进行，燃料电池堆内积累的水导致多孔扩散电极孔隙率下降，反应气体传递阻力增加，电池的输出功率随之降低。

现有技术解决上述问题常用的方法是在燃料电池运行一段时间后，需要停机通过空气管道向燃料电池再持续通入一段时间的空气，将燃料电池的水分吹扫干净，再开机运行，此方法缩短了燃料电池稳定的持续运行时间。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料电池电站稳定工作控制系统及方法，以克服现有技术中的燃料电池系统许垚停机才能进行水分吹扫的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种燃料电池电站稳定工作控制系统，包括工作电堆以及与所述工作电堆串联的备用电堆，所述工作电堆和备用电堆的入口处均设有氢气入口阀、空气入口阀和水入口阀，所述工作电堆和备用电堆的出口处均设有氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀。

优选地，所述工作电堆为多个且串联在一起，所述备用电堆为一个且与多个工作电堆串联。

优选地，所述工作电堆和备用电堆均为多个且并联在一起，每个工作电堆均与一个备用电堆对应串联。

优选地，所述工作电堆和备用电堆的氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀均为两通比例阀。

本发明还提供了一种燃料电池电站稳定工作控制方法，包括以下步骤：

S1.燃料电池系统处于正常运行状态时，所述工作电堆的氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀均处于开启状态，所述备用电堆的氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀均处于关闭状态；

S2.燃料电池系统运行一段时间后，开启所述备用电堆的氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀，关闭所述工作电堆的氢气入口阀、水入口阀、氢气出口阀和水出口阀，保持所述工作电堆的空气入口阀和空气出口阀开启，通过空气将所述工作电堆内积聚的水吹扫出去；

S3.吹扫结束后，开启所述工作电堆的氢气入口阀、水入口阀、氢气出口阀和水出口阀，关闭所述备用电堆的氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀。

优选地，燃料电池系统包括串联在一起的多个工作电堆和一个备用电堆，所述控制方法包括以下步骤：

S1.燃料电池系统处于正常运行状态时，各个工作电堆的氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀均处于开启状态，所述备用电堆的氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀均处于关闭状态；

S2.燃料电池系统运行一段时间后，开启所述备用电堆的氢气入口阀、空气入口阀、水入口阀、氢气出口阀、空气出口阀和水出口阀，关闭第一个工作电堆的氢气入口阀、水入口阀、氢气出口阀和水出口阀，保持第一个工作电堆的空气入口阀和空气出口阀开启，通过空气将第一个工作电堆内积聚的水吹扫出去；