CN115207409A - 一种燃料电池***的停机吹扫方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池***的停机吹扫方法，步骤包括：控制电堆氢气入口的压力为P1，通过控制氢气比例阀的开度来控制氢气入口的压力；开启n次排气排水阀，供氢单元对电堆阳极进行吹扫；增加氢气比例阀开度，使电堆氢气入口的压力上升并达到P2后，再减小氢气比例阀开度直至关闭，在减小氢气比例阀开度的同时打开排气排水阀向外排放泄压，对再循环管路进行吹扫；当阳极压力降至P3时，关闭排气排水阀，完成一次吹扫；再开启氢气比例阀，增加氢气比例阀开度，使电堆氢气入口的压力上升并达到P2，进行下一次吹扫。本发明通过控制再循环管路的压力变化，有效减少再循环管路中残留的液态水。

Description

一种燃料电池***的停机吹扫方法
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池***的停机吹扫方法。
背景技术
燃料电池***在停机过程中需对电堆阳极进行吹扫，吹扫时，氢气通过引射器流入电堆，从电堆排出后经气水分离器将气水混合物排出，然后剩余气体向上再循环进入引射器。
在吹扫过程中，再循环气体中的液滴往往不能彻底分离，另外水蒸气也会冷凝成液滴并会残留在再循环管路中，同时在吹扫工况下引射器回流量较小，不能将液滴向上吹扫带走。如果燃料电池***停机后长时间不启动，再循环管路内壁面上的液滴会逐渐滑落进入气水分离器，并最终积聚在排水排气阀的入口，在冰点环境温度下会导致排水排气管路或排水排气阀结冰堵塞，从而影响燃料电池***的下一次启动。
发明内容
本发明为解决上述技术问题之一，提供一种燃料电池***的停机吹扫方法，通过控制再循环管路的压力变化，有效减少再循环管路中残留的液态水。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种燃料电池***的停机吹扫方法，所述燃料电池***包括电堆、氢气比例阀、引射器、气水分离器、排水排气阀和供氢单元，电堆包括氢气入口和氢气出口，气水分离器包括循环输出口A，引射器包括吸入口B，供氢单元、氢气比例阀、引射器和电堆的阳极入口依次连接，电堆的阳极出口、气水分离器和排水排气阀依次连接，气水分离器的循环输出口A通过再循环管路连接引射器的吸入口B；所述一种燃料电池***的停机吹扫方法，包括以下步骤：
燃料电池***收到停机指令后，进行电堆阳极第一阶段吹扫，具体为：控制电堆氢气入口的压力为P1，通过控制氢气比例阀的开度来控制氢气入口的压力；开启n次排气排水阀，供氢单元对电堆阳极进行吹扫，再循环管路中气体的流动方向为从气水分离器的循环输出口A流向引射器的吸入口B；
进入第二阶段吹扫过程，具体为：增加氢气比例阀开度，使电堆氢气入口的压力上升并达到目标压力P2后，再减小氢气比例阀开度直至关闭，在减小氢气比例阀开度的同时打开排气排水阀向外排放泄压，再循环管路中的气体流向为从引射器的吸入口B流向气水分离器的循环输出口A，对再循环管路进行吹扫；当阳极压力降至P3时，关闭排气排水阀，完成一次吹扫；再开启氢气比例阀，并增加氢气比例阀开度，使电堆氢气入口的压力上升并达到P2，进行下一次吹扫；
所述压力P2>P1>P3>环境压力。
进一步的，所述的一种燃料电池***的停机吹扫方法还包括步骤：重复进行第二阶段吹扫，第二阶段吹扫次数为m。
采用上述技术方案后，本发明至少具有如下有益效果：本发明不增加额外设备的情况下，通过控制再循环管路的压力变化，并利用重力特性，有效减少再循环管路中残留的液态水，从而防止排水管路或排水排气阀结冰阻塞。
附图说明
图1为本发明燃料电池***的结构示意图。
图2为本发明一种燃料电池***的停机吹扫方法的步骤流程图。
图3为实施例2中再循环管路的吹扫气体流向示意图。
图4为本发明燃料电池***在停机吹扫过程中阳极压力、排水排气阀和比例阀开度的变化示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细说明。
实施例1
如图1所示，本实施例公开一种燃料电池***，包括电堆1、空压机2、氢气比例阀3、引射器4、气水分离器5、排水排气阀6、供氢单元7和压力传感器8，电堆1包括氢气入口、氢气出口、空气入口和空气出口，气水分离器5包括循环输出口A，引射器4包括吸入口B，供氢单元7、氢气比例阀3、引射器4和电堆1的阳极入口依次连接，电堆1的阳极出口、气水分离器5和排水排气阀6依次连接，气水分离器5的循环输出口A通过再循环管路连接引射器4的吸入口B。压力传感器8用于实时监测电堆1氢气入口压力。
具体的，供氢单元7通过供氢管路连接氢气比例阀3，氢气比例阀3通过进氢管路连接引射器4，引射器4通过进堆管路连接电堆1的阳极入口，电堆1的阳极出口通过出堆管路连接气水分离器5，气水分离器5通过排水排气管路连接排水排气阀6。再循环管路的空间布局通常为竖直向上或向上方向，即引射器4吸入口B在气水分离器5循环输出口A的上方，以抑制液态水进入引射器4。
本实施例的燃料电池***在停机时，燃料电池***需要进行吹扫，而吹扫过程分为两个阶段：在吹扫的第一阶段，针对电堆1阳极和除再循环管路之外的连接管路（包括供氢管路、进堆管路、出堆输出管路和排水排气管路）进行吹扫，从而排出电堆1阳极和各个连接管路中的残留水；在吹扫的第二阶段，针对再循环管路进行吹扫，去除再循环管路内壁面上的残留水。
本实施例的燃料电池***能够有效减少循环管路中的残留液态水。
实施例2
本实施例是在实施例1一种燃料电池***的基础上，公开一种燃料电池***的停机吹扫方法，如图2所示，包括以下步骤：
燃料电池***收到停机指令后，将电堆1的功率降至最小功率，供氢单元7持续给电堆1供应氢气，燃料电池***开始停机吹扫；如图4所示，首先进行电堆1阳极第一阶段吹扫，控制电堆1氢气入口的压力为P1，通过控制氢气比例阀3的开度来控制氢气入口的压力，从而保持氢气入口压力；开启n次排气排水阀6，供氢单元7对电堆1阳极进行吹扫，即吹扫一定时间后停止吹扫，让液态水重新聚集，然后再进行吹扫，每一次开启排气排水阀6的时间设为限定时间段；吹扫过程中，再循环管路中气体的流动方向为从气水分离器5的循环输出口A流向引射器4的吸入口B，如图3（a）所示，由于引射器4喷氢流量较小，所以引射循环流量较小，因此很难将附着在再循环管路内壁面上的液滴向上吹走；其中，n通过燃料电池***实际标定来确定；
完成第一阶段吹扫后，进入第二阶段吹扫过程，如图4所示，增加氢气比例阀3开度，使电堆1氢气入口的压力上升并达到目标压力P2后，再减小氢气比例阀3开度直至关闭，在减小氢气比例阀3开度的同时打开排气排水阀6向外排放泄压，此时由于氢气比例阀3已经关闭，供氢单元7的氢气无法进入引射器4，使得引射器4的喷氢流量降至0，即引射器4不再产生引射循环作用，如图3（b）所示，此时再循环管路中的气体流向为从引射器4的吸入口B流向气水分离器5的循环输出口A，因为电堆1阳极压力较高，排放速率快，所以再循环管路中气流量较大，同时在重力作用下，附着在管壁上的液滴容易被向下吹扫带走，进入气水分离器5后经由排水排气阀6排出；当阳极压力降至P3时，关闭排气排水阀6，完成一次对再循环管路的吹扫；再次开启氢气比例阀3，增加氢气比例阀3开度，使电堆1氢气入口的压力上升并达到P2，重复进行第二阶段吹扫。第二阶段吹扫次数为m，m通过燃料电池***实际标定来确定；
上述P2>P1>P3>环境压力。
另外，在电堆1阳极吹扫期间，阴极通过空压机2驱动空气进行持续吹扫。
本实施例在燃料电池***不增加额外设备的情况下，通过控制再循环管路的压力变化，并利用重力特性，有效减少再循环管路中残留的液态水，从而防止排水管路或排水排气阀结冰阻塞。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解的是，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种等效的变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (2)

1.一种燃料电池***的停机吹扫方法，所述燃料电池***包括电堆、氢气比例阀、引射器、气水分离器、排水排气阀和供氢单元，电堆包括氢气入口和氢气出口，气水分离器包括循环输出口A，引射器包括吸入口B，供氢单元、氢气比例阀、引射器和电堆的阳极入口依次连接，电堆的阳极出口、气水分离器和排水排气阀依次连接，气水分离器的循环输出口A通过再循环管路连接引射器的吸入口B；其特征在于，所述一种燃料电池***的停机吹扫方法，包括以下步骤：
燃料电池***收到停机指令后，进行电堆阳极第一阶段吹扫，具体为：控制电堆氢气入口的压力为P1，通过控制氢气比例阀的开度来控制氢气入口的压力；开启n次排气排水阀，供氢单元对电堆阳极进行吹扫，再循环管路中气体的流动方向为从气水分离器的循环输出口A流向引射器的吸入口B；
进入第二阶段吹扫过程，具体为：增加氢气比例阀开度，使电堆氢气入口的压力上升并达到目标压力P2后，再减小氢气比例阀开度直至关闭，在减小氢气比例阀开度的同时打开排气排水阀向外排放泄压，再循环管路中的气体流向为从引射器的吸入口B流向气水分离器的循环输出口A，对再循环管路进行吹扫；当阳极压力降至P3时，关闭排气排水阀，完成一次吹扫；再开启氢气比例阀，并增加氢气比例阀开度，使电堆氢气入口的压力上升并达到P2，进行下一次吹扫；
所述压力P2>P1>P3>环境压力。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池***的停机吹扫方法，其特征在于，还包括步骤：重复进行第二阶段吹扫，第二阶段吹扫次数为m。
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