[发明专利]一种质子交换膜燃料电池供氢调节系统

权利要求书

1.一种质子交换膜燃料电池供氢调节系统，其特征在于，包括高压氢气罐(2)、引射器(3)、氢气循环泵(4)、尾气脱氢装置(5)、第一开关阀(7)、减压阀(8)、第二开关阀(9)、第三开关阀(10)、三通阀(11)、第四开关阀(12)、第五开关阀(13)、单向阀(14)、辅助罐(15)、第一比例阀(17)、第二比例阀(18)和干燥器(19)；

所述高压氢气罐(2)出口依次通过减压阀(8)和第一开关阀(7)后与引射器(3)的引射流体入口连通；所述引射器(3)出口与质子交换膜燃料电池(1)的阳极入口连通；质子交换膜燃料电池(1)阳极出口依次通过单向阀(14)、第五开关阀(13)、三通阀(11)和第二开关阀(9)后与减压阀(8)连通；第五开关阀(13)与三通阀(11)之间的支路通过第四开关阀(12)与所述引射器(3)的工作流体入口连通；

所述质子交换膜燃料电池(1)阳极出口与尾气脱氢装置(5)进口连接，所述尾气脱氢装置(5)上设有2个出口，第一出口用于排出残余的氢气与水蒸气的混合气体，第二出口用于排出废气，所述第二出口与辅助罐(15)连通；所述第一出口分别与第二比例阀(18)和第一比例阀(17)连通，所述第一比例阀(17)与干燥器(19)进口连通，所述干燥器(19)出口与第二比例阀(18)分别与氢气循环泵(4)进口连通，所述干燥器(19)排水出口与辅助罐(15)连通；所述氢气循环泵(4)出口通过第三开关阀(10)与三通阀(11)另一个接口连通。

2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池供氢调节系统，其特征在于，所述尾气脱氢装置(5)内设有过滤膜，将质子交换膜燃料电池(1)阳极出口的混合气体中的氢气和水蒸气过滤，所述氢气和水蒸气由第一出口排出。

3.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池供氢调节系统，其特征在于，还包括压力传感器(6)、阳极传感器(16)和湿度传感器(20)；所述氢气循环泵(4)出口设有压力传感器(6)，用于检测氢气循环泵(4)出口压力；所述第一出口设有湿度传感器(20)，用于检测第一出口的残余的氢气内的含水量；所述质子交换膜燃料电池(1)阳极出口安装阳极传感器(16)，用于检测阳极出口氢气浓度和水含量。

4.根据权利要求3所述的质子交换膜燃料电池供氢调节系统，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统根据质子交换膜燃料电池(1)的需求功率P、阳极传感器(16)检测阳极出口氢气浓度H和水含量S，控制氢气循环泵(4)的转速n和选择性的控制第一开关阀(7)、第二开关阀(9)、第三开关阀(10)、三通阀(11)、第四开关阀(12)和第五开关阀(13)的开闭和选择性的控制第一比例阀(17)和第二比例阀(18)的开度。

5.根据权利要求4所述的质子交换膜燃料电池供氢调节系统，其特征在于，当动力电池对质子交换膜燃料电池(1)需求功率小于0.4P时，质子交换膜燃料电池(1)处于低功率区P1工作，P为额定需求功率；

若阳极传感器(16)检测阳极出口氢气浓度小于0.2Hmax时，阳极出口氢气浓度为低氢气浓度H1，则所述控制系统控制第一开关阀(7)工作；Hmax为最大氢气浓度；

若阳极传感器(16)检测阳极出口氢气浓度大于等于0.2Hmax时，阳极出口氢气浓度为高氢气浓度H2，当阳极传感器(16)检测阳极出口水含量小于0.4Smax时，阳极出口水含量为低含水量S1，则所述控制系统控制第一开关阀(7)和第三开关阀(10)工作；所述控制系统控制三通阀(11)和第四开关阀(12)使氢气循环泵(4)出口与所述引射器(3)的工作流体入口连通，所述控制系统控制氢气循环泵(4)工作，使尾气脱氢装置(5)第一出口通过第二比例阀(18)进入氢气循环泵(4)进口；当阳极传感器(16)检测阳极出口水含量大于等于0.4Smax时，阳极出口水含量为高含水量S2，则所述控制系统控制第一开关阀(7)和第三开关阀(10)工作；所述控制系统控制三通阀(11)和第四开关阀(12)使氢气循环泵(4)出口与所述引射器(3)的工作流体入口连通，所述控制系统控制氢气循环泵(4)工作，所述控制系统控制尾气脱氢装置(5)第一出口分别通过第二比例阀(18)与第一比例阀(17)和干燥器(19)并联进入氢气循环泵(4)进口，用于降低氢气循环泵(4)进口处氢气的含水量；Smax为最大含水量。