CN110854414A - 一种燃料电池阳极排水方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃料电池技术领域，公开一种燃料电池阳极排水方法及装置。其中燃料电池阳极排水方法包括：首先将排水阀置于待命位；然后判断水位是否达到排水水位，若到达排水水位，则首先对阳极进行压力预处理，然后打开排水阀，进行排水操作；接下来检测阳极内水位和压力，当水位下降后，压力发生波动时，关闭排水阀，完成一次排水操作。本发明还公开一种采用上述燃料电池阳极排水方法的燃料电池阳极排水装置。本发明通过检测水位下降和压力波动，来判断积水是否排净，具体地，当水位下降到压力发生波动时，证明阳极内的水已经完全排出，氢气开始排出，此时关闭排水阀，既能防止排水不干净发生冻结的风险，又能解决过多氢气排出经济性降低的问题。

Description

一种燃料电池阳极排水方法及装置
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阳极排水方法及装置。
背景技术
常规的燃料电池阳极排水***的排水策略有两种，一种是基于位置传感器，当储水罐中的水位达到高位阈值时排水阀开启，下降到低位阈值时关闭。该策略及结构可以有效避免氢气排出，但储水罐在运行中始终存有积水，在极寒条件下有冻结风险。另一种其开关的控制策略是基于周期性的，排水阀根据不同工况进入不同占空比的开关周期。这种策略存在问题是，一旦占空比设置的不合理，占空比过小，将不能及时彻底的排除积存的水分，这可能会导致阳极发生水淹，且排水阀冻结的风险也会增大；占空比过大，会导致氢气排出，使整体经济性下降较大。
发明内容
基于以上所述，本发明的目的在于提供一种燃料电池阳极排水方法及装置，能有效地将阳极的水完全排出，同时还能减少氢气排出，保证了燃料电池的安全性和经济性。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种燃料电池阳极排水方法，包括：
将排水阀置于待命位；
判断水位是否达到排水水位，若到达排水水位，则首先对阳极进行压力预处理，然后打开排水阀，进行排水操作；
检测阳极内水位和压力，当水位下降后，压力发生波动时，关闭排水阀，完成一次排水操作。
作为一种燃料电池阳极排水方法的优选方案，在初次启动判断水位是否达到排水水位之前，首先检测排水阀阀体温度；
若温度等于或低于阈值，则对阀体进行加热，当温度高于阈值时再将排水阀置于待命位；
若温度高于阈值，则直接将排水阀置于待命位。
作为一种燃料电池阳极排水方法的优选方案，对阳极进行压力预处理包括向阳极补充氢气。
作为一种燃料电池阳极排水方法的优选方案，对阳极进行压力预处理还包括：在向阳极补充氢气后检测阳极内气压，当气压满足条件后再打开排水阀。
作为一种燃料电池阳极排水方法的优选方案，打开排水阀后，若水位未下降或压力未发生波动，则关闭排水阀，并对阀体进行加热，当温度高于阈值时，再打开排水阀，进行排水操作。
作为一种燃料电池阳极排水方法的优选方案，阈值设置为0℃。
一种燃料电池阳极排水装置，能采用以上任一方案所述的燃料电池阳极排水方法。
作为一种燃料电池阳极排水装置的优选方案，包括：
储水罐，与阳极连通，所述储水罐上设置有水位传感器；
排水通道，所述排水通道的宽度小于所述储水罐的宽度，所述排水通道上设置有压力传感器；
排水阀，设置在所述排水通道的下端，所述排水阀设置有温度传感器，且所述排水阀的阀体被配置为可加热。
作为一种燃料电池阳极排水装置的优选方案，所述储水罐设置有支路，所述水位传感器设置在所述支路上。
作为一种燃料电池阳极排水装置的优选方案，所述水位传感器包括第一水位传感器和设置在所述第一水位传感器上方的第二水位传感器。
本发明的有益效果为：在打开排水阀进行排水操作之前对阳极进行压力预处理，然后通过检测水位和压力波动来判断排水是否完成，当水位下降到压力发生波动时，证明阳极内的水已经完全排出，氢气开始排出，此时关闭排水阀，既能防止排水不干净发生冻结的风险，又能解决过多氢气排出而使经济性降低的问题；本燃料电池阳极排水方法总体上能有效地将阳极的水完全排出，同时还能减少氢气排出，保证了燃料电池的安全性和经济性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明具体实施方式提供的燃料电池阳极排水方法的流程图；
图2是本发明具体实施方式提供的燃料电池阳极排水装置的示意图。
图中：
1-储水罐；11-第一水位传感器；12-第二水位传感器；
2-排水通道；21-压力传感器；
3-排水阀；31-温度传感器。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施方式提供一种燃料电池阳极排水方法及装置，用于对燃料电池的阳极进行排水操作，该燃料电池阳极排水方法包括：首先，将排水阀置于待命位；然后，判断水位是否达到排水水位，若达到排水水位，则首先对阳极进行压力预处理，再打开排水阀进行排水操作；接下来，检测阳极内水位和压力，当水位下降后，压力发生波动时，关闭排水阀，完成一次排水操作。
燃料电池阳极排水方法在打开排水阀进行排水操作之前对阳极进行压力预处理，然后通过检测水位和压力波动来判断排水完成，当水位下降到压力发生波动时，证明阳极内的水已经完全排出，氢气开始排出，此时关闭排水阀，既能防止排水不干净发生冻结的风险，又能解决过多氢气排出而使经济性减低的问题；燃料电池阳极排水方法总体上能有效地将阳极的水完全排出，同时还能减少氢气排出，保证了燃料电池的安全性和经济性。
具体地，对阳极进行压力预处理包括：首先，向阳极补充氢气；然后，检测阳极内气压，当气压满足条件后再打开排水阀。由于水和气体的可压缩量不同，在排水操作之前向阳极补充氢气，保证阳极内具有一定气压，排水操作时，随着水的排出，虽然氢气存在的空间变大了，但整体压力几乎没有变化，同时，氢气在容器中不会发生剧烈运动；当水排完全排出的那一刻，氢气会快速的从排水阀泄出，整体压力会快速的下降，而且一旦气体开始泄露，在排水阀附近的氢气会跟随喷射出的气体产生剧烈的运动，形成涡流，导致排水阀周边的压力波动，从而被检测到，以便及时关闭排水阀。
由于燃料电池在低温启动时很脆弱，为防止燃料电池启动过程中积水使阀门冻结，导致启动失败，优选地，在初次判断水位是否达到排水水位之前，首先检测排水阀阀体温度；若温度等于或低于阈值，则对阀体进行加热，当温度高于阈值时再将排水阀置于待命位；若温度高于阈值，则直接将排水阀置于待命位。
进一步优选地，在打开排水阀后，若水位未下降或压力未发生波动，则关闭排水阀，并对阀体进行加热，当温度高于阈值时，再打开排水阀，进行排水操作，避免了启动后排水阀因冻结而导致无法排水情况的发生，进一步保证了***的安全性。
于本实施例中，温度的阈值设置为0℃，在其他实施例中，本领域技术人员还可以根据实际情况设置阈值的取值，在此不做限定。
如图2所示，本实施方式还提供一种燃料电池阳极排水装置，该装置能采用如上任一方案所述的燃料电池阳极排水方法进行排水。
具体地，燃料电池阳极排水装置包括：储水罐1、排水通道2和排水阀3，其中储水罐1与阳极连通，用于存储积水，便于后续进行排水操作；储水罐1上设置有水位传感器，用于检测积水水位，当积水水位达到排水水位时，则开始进行排水操作；排水通道2的宽度小于储水罐1的宽度，方便积水的排出，排水通道2上还设置有压力传感器21，用于检测压力波动，当检测到压力波动时，则证明积水已经排净，氢气开始从排水阀3排出，此时应该关闭排水阀3；排水阀3设置在排水通道2的下端，作为积水和氢气的排出通道，其上设置有温度传感器31，且排水阀3的阀体被配置为可加热，当温度不高于阈值时，阀体需要进行加热，防止阀体冻结导致无法排水的现象发生。
水位传感器包括第一水位传感器11和设置在第一水位传感器11上方的第二水位传感器12，用于检测积水的水位和排水过程中积水水位的变化。优选地，储水罐1设置有支路，水位传感器设置在支路上，能有效地避免储水罐1的正常震动影响水位传感器的检测参数。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种燃料电池阳极排水方法，其特征在于，包括：
将排水阀置于待命位；
判断水位是否达到排水水位，若到达排水水位，则首先对阳极进行压力预处理，然后打开排水阀，进行排水操作；
检测阳极内水位和压力，当水位下降后，压力发生波动时，关闭排水阀，完成一次排水操作。
2.根据权利要求1所述的燃料电池阳极排水方法，其特征在于，在初次启动判断水位是否达到排水水位之前，首先检测排水阀阀体温度；
若温度等于或低于阈值，则对阀体进行加热，当温度高于阈值时再将排水阀置于待命位；
若温度高于阈值，则直接将排水阀置于待命位。
3.根据权利要求1所述的燃料电池阳极排水方法，其特征在于，对阳极进行压力预处理包括向阳极补充氢气。
4.根据权利要求3所述的燃料电池阳极排水方法，其特征在于，对阳极进行压力预处理还包括：在向阳极补充氢气后检测阳极内气压，当气压满足条件后再打开排水阀。
5.根据权利要求1所述的燃料电池阳极排水方法，其特征在于，打开排水阀后，若水位未下降或压力未发生波动，则关闭排水阀，并对阀体进行加热，当温度高于阈值时，再打开排水阀，进行排水操作。
6.根据权利要求2或5所述的燃料电池阳极排水方法，其特征在于，阈值设置为0℃。
7.一种燃料电池阳极排水装置，其特征在于，能采用如权利要求1-6任一项所述的燃料电池阳极排水方法进行排水。
8.根据权利要求7所述的燃料电池阳极排水装置，其特征在于，包括：
储水罐(1)，与阳极连通，所述储水罐(1)上设置有水位传感器；
排水通道(2)，所述排水通道(2)的宽度小于所述储水罐(1)的宽度，所述排水通道(2)上设置有压力传感器(21)；
排水阀(3)，设置在所述排水通道(2)的下端，所述排水阀(3)设置有温度传感器(31)，且所述排水阀(3)的阀体被配置为可加热。
9.根据权利要求8所述的燃料电池阳极排水装置，其特征在于，所述储水罐(1)设置有支路，所述水位传感器设置在所述支路上。
10.根据权利要求8所述的燃料电池阳极排水装置，其特征在于，所述水位传感器包括第一水位传感器(11)和设置在所述第一水位传感器(11)上方的第二水位传感器(12)。
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