[发明专利]一种质子交换膜燃料电池供氢调节系统

说明书

本发明提供了一种质子交换膜燃料电池供氢调节系统，包括高压氢气罐、引射器、氢气循环泵、尾气脱氢装置、辅助罐、第一比例阀、第二比例阀和干燥器；高压氢气罐出口与引射器的引射流体入口连通；引射器出口与质子交换膜燃料电池的阳极入口连通；质子交换膜燃料电池阳极出口与减压阀连通；质子交换膜燃料电池阳极出口与尾气脱氢装置进口连接，尾气脱氢装置上设有2个出口，第二出口与辅助罐连通；第一出口分别与第二比例阀和第一比例阀连通，第一比例阀与干燥器进口连通，干燥器出口与第二比例阀分别与氢气循环泵进口连通，干燥器排水出口与辅助罐连通。本发明解决质子交换膜燃料电池阳极出口的供氢不足与水淹、阳极出口单体电压较低的问题。

技术领域

本发明涉及质子交换膜燃料电池技术领域，特别涉及一种质子交换膜燃料电池供氢调节系统。

背景技术

近年，由于石油资源的有限以及环境问题的日益突出，世界各国都愈加重视新能源。其中，质子交换膜燃料电池作为一种新型，备受关注。质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种高效、清洁的能源转换设备，其将氢气和氧气反应产生电能和水。供氢系统是PEMFC系统中至关重要的组成部分，其功能是将氢气输送到燃料电池堆中，并控制氢的流量和压力以满足燃料电池的工作要求。

目前的质子交换膜燃料电池还存在氢气利用率较低、阳极出口水积攒较多、阳极出口单体电压较低、燃料电池单体电压分布不均匀的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种质子交换膜燃料电池供氢调节系统，根据燃料质子交换膜燃料电池的需求功率、阳极出口的水含量S和阳极出口的氢气浓度H控制不同的控制元件，实现多种供氢回路的运行，以解决质子交换膜燃料电池阳极出口的供氢不足与水淹、阳极出口单体电压较低、燃料电池单体电压分布不均匀现象，以保证质子交换膜燃料电池较高效率、较大功率、较长寿命的运行。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种质子交换膜燃料电池供氢调节系统，包括高压氢气罐、引射器、氢气循环泵、尾气脱氢装置、第一开关阀、减压阀、第二开关阀、第三开关阀、三通阀、第四开关阀、第五开关阀、单向阀、辅助罐、第一比例阀、第二比例阀和干燥器；

所述高压氢气罐出口依次通过减压阀和第一开关阀后与引射器的引射流体入口连通；所述引射器出口与质子交换膜燃料电池的阳极入口连通；质子交换膜燃料电池阳极出口依次通过单向阀、第五开关阀、三通阀和第二开关阀后与减压阀连通；第五开关阀与三通阀之间的支路通过第四开关阀与所述引射器的工作流体入口连通；

所述质子交换膜燃料电池阳极出口与尾气脱氢装置进口连接，所述尾气脱氢装置上设有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连通；所述第一出口分别与第二比例阀和第一比例阀连通，所述第一比例阀与干燥器进口连通，所述干燥器出口与第二比例阀分别与氢气循环泵进口连通，所述干燥器排水出口与辅助罐连通；所述氢气循环泵出口通过第三开关阀与三通阀另一个接口连通。

进一步，所述尾气脱氢装置内设有过滤膜，将质子交换膜燃料电池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。

进一步，还包括控制系统、压力传感器、阳极传感器和湿度传感器；所述氢气循环泵出口设有压力传感器，用于检测氢气循环泵出口压力；所述第一出口设有湿度传感器，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阳极出口安装阳极传感器，用于检测阳极出口氢气浓度和水含量；

所述控制系统根据质子交换膜燃料电池的需求功率P、阳极传感器检测阳极出口氢气浓度H和水含量S，控制氢气循环泵的转速n和选择性的控制第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀、三通阀、第四开关阀和第五开关阀的开闭和选择性的控制第一比例阀和第二比例阀的开度。

进一步，当动力电池对质子交换膜燃料电池需求功率小于0.4P时，质子交换膜燃料电池处于低功率区P1工作，P为额定需求功率；