[发明专利]一种燃料电池氢气循环系统及排氢排水方法

说明书

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池氢气循环系统及排氢排水方法。燃料电池氢气循环系统包括燃料电池堆、气水分离器、氢气循环泵和压力缓冲组件，燃料电池堆的进气口分别与外界氢气源以及氢气循环泵的出气口连通；燃料电池堆与气水分离器的进口连通，氢气循环泵的进气口和气水分离器的气出口连通，至少在气水分离器的水出口连接有压力缓冲组件。压力缓冲组件能够收集从气水分离器内排出的水和部分氢氮混合气体，由于压力缓冲组件能够在气水分离器的进口处压力和出口处压力的差值较小的情况下再进行气水释放，因此释放时系统内外压差小，维持阳极管路压力稳定，保护膜电极。

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氢气循环系统及排氢排水方法。

背景技术

氢能是一种清洁的二次能源，燃料电池系统是一种高效的氢能利用装置，在燃料电池系统运行过程中，由于压力、浓度等因素的作用下，阴极侧的水和氮气会跨膜渗透至阳极管路中，阳极管路中的液态水过多会造成水淹，堵塞流道等问题，氮气累积会降低氢气分压，影响反应效率，因此及时排出阳极管路中累积的水和氮气对燃料电池系统高效运行至关重要。

目前普遍采用的排水、排氮方法为周期性脉冲排放法，当阀门打开时，水/氢氮混合气在压力差的作用下快速排出系统，完成排水排氮的目的。但是由于系统内外压力差较大，气体流量较大，氢气无法及时补充，会造成阳极管路压力下降或震荡，影响燃料电池效率，甚至对膜电极造成不可逆的机械损伤。

因此，亟需一种燃料电池氢气循环系统，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提出一种燃料电池氢气循环系统，能够在排氢排水时避免燃料电池系统内外压差较大而引起的阳极管路压力下降或震荡。

本发明的第二个目的在于提出一种燃料电池排氢排水方法，能够在排氢排水时降低燃料电池系统内外压差，防止阳极管路压力下降或震荡。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种燃料电池氢气循环系统，包括燃料电池堆、气水分离器、氢气循环泵和压力缓冲组件，所述燃料电池堆的进气口分别与外界氢气源以及所述氢气循环泵的出气口连通，所述燃料电池堆与所述气水分离器的进口连通，所述氢气循环泵的进气口和所述气水分离器的气出口连通，至少在所述气水分离器的水出口处连接有所述压力缓冲组件。

作为上述燃料电池氢气循环系统的一种优选技术方案，

所述压力缓冲组件包括膨胀结构和截止阀，所述膨胀结构与所述气水分离器连接，所述截止阀与所述膨胀结构连接。

作为上述燃料电池氢气循环系统的一种优选技术方案，

所述膨胀结构为气球、隔膜膨胀罐、气囊膨胀罐、气压活塞容器或机械弹簧膨胀容器。

作为上述燃料电池氢气循环系统的一种优选技术方案，

所述气水分离器的水出口与所述压力缓冲组件之间设置有排泄阀。

作为上述燃料电池氢气循环系统的一种优选技术方案，

所述燃料电池堆和所述气水分离器之间设置有第一压力传感器，所述气水分离器的所述水出口与所述压力缓冲组件之间设置有第二压力传感器。

作为上述燃料电池氢气循环系统的一种优选技术方案，

所述氢气循环泵和所述燃料电池堆之间设置有单向阀，所述单向阀被配置为由所述氢气循环泵至所述燃料电池堆的单向导通。

本发明还提供了一种燃料电池排氢排水方法，应用于上述任一方案中的燃料电池氢气循环系统，包括如下步骤：

当气水分离器中的水排入压力缓冲组件的过程中，获取气水分离器进口和水出口的压力值；