[发明专利]一种控制燃料电池系统水含量的方法及系统

权利要求书

1.一种控制燃料电池系统水含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

运行步骤：启动氢气循环泵及位于冷凝路L2的冷凝装置，开启冷凝路阀门和循环回路阀门，电堆和氢气循环回路部件内的较高温度湿氢气在氢气循环泵的作用下分别经过循环回路L4和冷凝路L2，经过冷凝路L2的湿氢气在冷凝装置的作用下水汽冷凝，湿氢气中的水汽被冷凝留于冷凝装置并分离出干氢气，冷凝路L2的气体压力局部降低，管路内不同区域的湿氢气在压力差的作用下被抽吸到冷凝路L2，干氢气在氢气循环泵的作用下来到循环主路L1，并在循环主路L1中与经过循环回路L4的湿氢气混合，得到低湿度氢气，低湿度氢气经过氢气循环泵返回电堆；

采集步骤：启动氢气湿度监测装置，实时采集电堆阳极侧的气体湿度Φ1，并将采集到的气体湿度Φ1传递至控制系统；

判断步骤：控制系统读取实时气体湿度Φ1，将气体湿度Φ1与设置的标准湿度Φ0进行比较；当气体湿度Φ1超过标准湿度Φ0时，控制系统向冷凝路阀门和循环回路阀门分别发送控制指令，调大冷凝路阀门的开度，调小循环回路阀门的开度，使更多的湿氢气经过冷凝路L2的冷凝装置进行汽水分离变为干氢气，降低混合后低湿度氢气的湿度；当气体湿度Φ1低于标准湿度Φ0时，控制系统向冷凝路阀门和循环回路阀门分别发送控制指令，调小冷凝路阀门的开度，调大循环回路阀门的开度，减少湿氢气经过冷凝路L2转为干氢气的比例，提高混合后低湿度氢气的湿度；当气体湿度Φ1等于标准湿度Φ0时，维持此时的冷凝路阀门开度和循环回路阀门开度。

2.如权利要求1所述的控制燃料电池系统水含量的方法，其特征在于，还包括

停机除水步骤：系统停机时，控制系统向冷凝路阀门和循环回路阀门分别发送控制指令，全开冷凝路阀门，关闭循环回路阀门，使湿氢气全部经过冷凝路L2的冷凝装置进行汽水分离。

3.如权利要求1所述的控制燃料电池系统水含量的方法，其特征在于，还包括外部氢气供给管路L3，所述外部氢气供给管路L3与循环主路L1连通，在运行步骤中，外部氢气供给管路L3向循环主路L1供给外部氢气，外部氢气在循环主路L1中与经过冷凝路L2的干氢气、经过循环回路L4的湿氢气混合，得到低湿度氢气，低湿度氢气经过氢气循环泵返回电堆。

4.如权利要求3所述的控制燃料电池系统水含量的方法，其特征在于，所述外部氢气供给管路L3与电堆的阳极侧之间设有掺混腔室，在运行步骤中，干氢气、湿氢气和外部氢气可于掺混腔室内混合均匀得到低湿度氢气。

5.如权利要求1所述的控制燃料电池系统水含量的方法，其特征在于，所述标准湿度Φ0为30％-65％。

6.一种控制燃料电池系统水含量的系统，包括电堆、氢气循环泵和循环主路L1，所述氢气循环泵设置于循环主路L1，所述电堆的阴极侧与循环主路L1的进汽口连通、阳极侧与循环主路L1的出汽口连通，其特征在于，所述循环主路L1的进汽口侧并联有冷凝路L2，所述冷凝路L2处沿汽流通过的方向依次设有冷凝路阀门和冷凝装置，所述循环主路L1中与冷凝路L2并联的管路形成循环回路L4，所述循环回路L4处设有循环回路阀门；所述循环回路L4和冷凝路L2相互配合形成分流段，所述氢气循环泵设于分流段与电堆的阳极侧之间。

7.如权利要求6所述的控制燃料电池系统水含量的系统，其特征在于，电堆的阳极侧设有氢气湿度监测装置，所述氢气湿度监测装置与控制系统信号连接，所述冷凝路阀门和循环回路阀门信号连接并受控于控制系统。

8.如权利要求7所述的控制燃料电池系统水含量的系统，其特征在于，所述分流段与氢气循环泵之间设有可输入外部氢气的外部氢气供给管路L3，所述外部氢气供给管路L3与循环主路L1连通。

9.如权利要求8所述的控制燃料电池系统水含量的系统，其特征在于，所述外部氢气供给管路L3与电堆的阳极侧之间设有掺混腔室。

10.如权利要求6所述的控制燃料电池系统水含量的系统，其特征在于，所述冷凝装置外部不敷或部分敷设保温材料。