[发明专利]燃料电池阴极系统、吹扫系统、燃料电池的阴极吹扫方法

说明书

本发明涉及一种燃料电池装置，公开了一种燃料电池阴极系统、其吹扫系统、燃料电池的阴极吹扫方法，吹扫系统包括吹扫回路，所述吹扫回路包括相互连通的气液分离器和空气循环泵，所述吹扫回路的一端连通于所述燃料电池堆的阴极出口，另一端连通于所述燃料电池堆的阴极入口。利用吹扫回路能够利用阴极的反应气体对阴极的水进行循环吹扫，不仅能够快速吹扫电堆中的水，且能避免燃料电池高电压造成的阴极腐蚀损坏。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池装置，特别是涉及一种燃料电池阴极系统、吹扫系统、燃料电池的阴极吹扫方法。

背景技术

燃料电池在发电过程中，在阴极会产生大量的水的堆积，因此在关机时需要对反应流道中的水进行吹扫，以保证下次启动的顺利进行。特别当环境温度低于零度时，残留在流道和电极中的水由于结冰相变，发生体积膨胀，对电池造成永久性的破坏，因此关机吹扫是保证系统正常工作，尤其是当环境温度低于零度时的系统正常工作的必要条件。

目前阴极吹扫主要有以下几种方式：1、关机前用空气直接吹扫； 2、用阳极氢气吹扫阴极；3、外接氮气进行吹扫，但均存在一定的缺点。当采用方式1时，关机后，如果采用大流量空气流速吹扫，燃料电池电压较高，会导致腐蚀产生，降低燃料电池的性能与寿命，如果采用小流量空气流速，则需要较长的吹扫时间；当采用方式2时，会导致氢气与空气的混合，对安全不利，同时降低氢气的利用率；当采用方式3时，需要重新接入氮气，增加相应的氮气供应系统，因此增大整个系统的体积和重量，增加成本。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种燃料电池阴极系统、其吹扫系统、燃料电池的阴极吹扫方法，能够解决燃料电池阴极吹扫过程中的时间长和高电压腐蚀等技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种吹扫系统，用于吹扫燃料电池堆的阴极，所述吹扫系统包括吹扫回路，所述吹扫回路包括相互连通的气液分离器和空气循环泵，所述吹扫回路的一端连通于所述燃料电池堆的阴极出口，另一端连通于所述燃料电池堆的阴极入口。

作为优选方案，所述气液分离器的进口连通于所述燃料电池堆的阴极出口，所述气液分离器的出口连通所述空气循环泵的进口，所述空气循环泵的出口连通于所述燃料电池堆的阴极入口。

同样的目的，本发明还提供一种燃料电池阴极系统，包括阴极回路和如上任一项所述的吹扫系统，所述阴极回路包括空气压缩机、燃料电池堆、排出管，所述空气压缩机连通于所述燃料电池堆的阴极入口，所述排出管的一端连通所述燃料电池堆的阴极出口，另一端与外部环境连通。

作为优选方案，所述燃料电池阴极系统还包括第一三通切换阀和第二三通切换阀，所述第一三通切换阀分别连通所述空气压缩机的出口、所述吹扫回路的一端、所述燃料电池堆的阴极入口，所述第二三通切换阀分别连通所述燃料电池的阴极出口、所述排出管的入口、所述吹扫回路的另一端。

作为优选方案，所述空气压缩机和所述第一三通切换阀之间还连通有减压阀。

同样地，本发明还提供一种燃料电池的阴极吹扫方法，其基于上述任一项所述的燃料电池阴极系统，具体步骤为：具体步骤为：燃料电池停机吹扫时，阴极回路关闭且吹扫回路开启，空气压缩机停止运行，燃料电池堆的阴极的反应气体流出至所述吹扫回路的所述气液分离器和所述空气循环泵，所述气液分离器将气体和水分离，分离后的水直接排出，分离后的气体重新输入至阴极对其上的水进行吹扫，之后反应气体连同水再次输入至所述吹扫回路，以此循环以对阴极上的水进行吹扫。

作为优选方案，一种燃料电池的阴极吹扫方法的具体步骤为：

燃料电池正常运行时，所述空气压缩机启动，所述第一三通切换阀和所述第二三通切换阀控制所述吹扫回路关闭并使所述阴极回路开启，空气通过空气压缩机给燃料电池堆的阴极供气，燃料电池堆的阴极的反应气体通过所述排出管排出外部环境；