[发明专利]一种燃料电池阳极氢气循环系统及其控制方法

说明书

本发明提供一种燃料电池阳极氢气循环系统及其控制方法，该系统包括氢气罐、引射器、燃料电池和缓冲罐，所述氢气罐、引射器、燃料电池和缓冲罐通过氢气管依次相连，所述氢气罐、引射器之间的氢气管上设有第一电磁阀，所述缓冲罐和所述引射器之间还设有一氢气支管，所述氢气支管两端分别连接与所述缓冲罐和所述引射器上，本发明一种燃料电池阳极氢气循环系统及其控制方法的有益效果为：该氢气循环系统的引射器可吸入存储于缓冲罐的氢气，并将其重新输入至燃料电池中，减少氢气浪费；采用该方法，可通过使氢能汽车在负载过小时，以脉冲供气的方式向燃料电池内输入氢气，从而解决氢能汽车在负载过小时缓冲罐内存储的残余的氢气无法被利用的问题。

技术领域

本发明涉及燃料电池氢能汽车领域，尤其涉及一种燃料电池阳极氢气循环系统及其控制方法。

背景技术

燃料电池氢能汽车(以下简称氢能汽车)以其高效、高能量密度、无污染排放等优点，在替代内燃机方面具有广阔的应用前景。氢能汽车的燃料电池系统主要包括阳极氢气供给系统、阴极空气供给系统和冷却系统，阳极氢气供给系统用于给氢能汽车的燃料电池提供氢气，使其在燃料电池中与阴极空气供给系统提供的空气中的氧气反应，阳极氢气供给系统对燃料电池系统的正常运行至关重要，阳极氢气供给系统在供气时通常会向燃电池中输入过量的氢气，阳极氢气供给系统输入过量的氢气时部分残余的氢气带出反应过程中产生的水汽，这些反应残余的氢气若被直接排出会，会造成氢气能源的浪费，降低氢能汽车氢气的利用率，因此需要一种能对燃料电池中排出的氢气重复利用的氢气供给系统，以减少氢气能源的浪费，提高氢能汽车对氢气的利用率。

发明内容

有鉴于此，本发明的提供一种燃料电池阳极氢气循环系统，包括氢气罐、引射器、燃料电池和缓冲罐，所述氢气罐、引射器、燃料电池和缓冲罐通过氢气管依次相连，所述氢气罐、引射器之间的氢气管上设有第一电磁阀，所述缓冲罐和所述引射器之间还设有一氢气支管，所述氢气支管两端分别连接与所述缓冲罐和所述引射器上，所述缓冲罐用于存储反应残余的氢气以及反应产生的水汽所冷凝形成的液态水，所述引射器用于吸入缓冲罐内存储的氢气，并将其输入至燃料电池中。

进一步地，所述引射器包括吸入室和混合室，所述吸入室上设有一次流体入口和二次流体入口，所述一次流体入口和混合室均与氢气管连接，所述二次流体入口与所述氢气支管连接。

进一步地，所述氢气罐和引射器之间的氢气管上设有第一电磁阀和第一流量传感器，所述引射器和所述燃料电池之间的氢气管上设有第二流量传感器。

进一步地，所述燃料电池内还设有一电阻传感器，所述排水管上设有第二电磁阀，所述电阻传感器用于检测燃料电池内阻大小，从而判断燃料电池部湿度高低，所述排水管上设有第二电磁阀。

进一步地，该氢气循环系统还包括一控制器，所述控制器通过导线分别于第一电磁阀、第二电磁阀，第一流量传感器、第二流量传感器相连，且控制器还通过导线与氢能汽车的加速踏板传感器相连。

本发明还提供一种基于上述燃料电池阳极氢气循环系统的控制方法，该控制方法包括具体如下步骤：

(1)控制器根据氢能汽车加速踏板传感器采集的信号计算出燃料电池需要的氢气流量Q；

(2)比较Q和Q0大小，若Q1小于或等于Q0，则控制器采用脉冲形式控制方法调节Q2大小；若Q大于Q0，则控制器采用连续形式控制方法调节Q2大小；

其中，Q0为引射器能吸入缓冲罐内存储氢气的最小一次流体入口流量，Q2为进入燃料电池9内氢气流量。

进一步地，所述采用脉冲形式控制方法调节Q2大小的方法为：控制器控制第一电磁阀以脉冲形式打开和关闭，使一次流体入口以脉冲形式向引射器输送氢气，且其瞬时流量大于Q0，同时第二流量传感器实实时检测进入燃料电池内氢气流量Q2的大小，并逐步调节一次流体入口输送氢气脉冲的间隔时间，直至Q2达到燃料电池需要的氢气流量Q。