本發(fā)明屬于燃料電池，具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種雙堆燃料電池系統(tǒng)及陰極氣體流量分布控制方法。

背景技術(shù)：

1、尋找一種可持續(xù)的替代燃料，并且還能減少co2等溫室氣體排放，成為非常有潛力和價(jià)值的研究方向。燃料電池作為一種不受卡諾循環(huán)限制，能將氫轉(zhuǎn)化成電的高效發(fā)電裝置，受到越來(lái)越多的人關(guān)注。

2、質(zhì)子交換膜燃料電池是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，燃料電池主要產(chǎn)物為水，現(xiàn)有的燃料電池控制系統(tǒng)，根據(jù)電堆不同工況的需求，可以通過(guò)控制外部空氣、氫氣和水的供給，達(dá)到滿足燃料電池性能需求的條件。但是雙堆燃料電池系統(tǒng)，兩個(gè)電堆在運(yùn)行一段時(shí)間后，難以避免的會(huì)出現(xiàn)性能不同程度的衰減，導(dǎo)致工況不同。

3、雙堆燃料電池系統(tǒng)現(xiàn)在主要有兩個(gè)方向：第一，通過(guò)兩套獨(dú)立系統(tǒng)來(lái)控制兩個(gè)電堆，可以滿足當(dāng)雙堆性能有差異時(shí)，兩個(gè)電堆需要的不同進(jìn)氣條件，但是兩套系統(tǒng)會(huì)大大增加燃料電池系統(tǒng)成本，增加整個(gè)系統(tǒng)的體積，降低布置靈活度；第二，通過(guò)一套系統(tǒng)來(lái)控制兩個(gè)電堆，可以降低燃料電池系統(tǒng)成本，減小整個(gè)系統(tǒng)的體積，提高布置靈活度，但是當(dāng)兩個(gè)電池性能出現(xiàn)差異時(shí)，不能給兩個(gè)電堆提供不同的操作條件，這就容易導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)性能大幅下降，電堆衰減速率變快。

4、到目前為止還沒(méi)有找到較佳的控制系統(tǒng)可以有效地滿足對(duì)兩個(gè)電堆不同進(jìn)氣需求情況下，降低燃料電池成本，減小電池系統(tǒng)體積。

5、希望提供一種改進(jìn)的雙堆燃料電池系統(tǒng)，特別是關(guān)于改善陰極氣體流量分布，滿足兩個(gè)電堆的不同進(jìn)氣需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明提供一種雙堆燃料電池系統(tǒng)，目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)燃料電池電堆的有效控制，滿足兩個(gè)燃料電池電堆不同的進(jìn)氣需求。

2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：雙堆燃料電池系統(tǒng)，包括第一燃料電池堆、第二燃料電池堆以及用于向第一燃料電池堆和第二燃料電池堆提供空氣的空氣供應(yīng)系統(tǒng)，所述空氣供應(yīng)系統(tǒng)包括與所述第一燃料電池堆和所述第二燃料電池堆連接的空氣路三通閥，空氣路三通閥設(shè)置成能夠根據(jù)所述第一燃料電池堆和所述第二燃料電池堆的性能情況調(diào)節(jié)開(kāi)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述第一燃料電池堆和所述第二燃料電池堆空氣進(jìn)氣流量的控制。

3、所述空氣供應(yīng)系統(tǒng)包括相連接的空壓機(jī)和中冷器，中冷器與所述空氣路三通閥連接，空氣路三通閥與所述第一燃料電池堆和所述第二燃料電池堆連接。

4、所述空氣供應(yīng)系統(tǒng)還包括空氣過(guò)濾器和空氣質(zhì)量流量計(jì)，空氣質(zhì)量流量計(jì)位于空氣過(guò)濾器和所述空壓機(jī)之間且與空氣過(guò)濾器和空壓機(jī)連接。

5、所述的雙堆燃料電池系統(tǒng)還包括用于向所述第一燃料電池堆和所述第二燃料電池堆提供氫氣的氫氣供應(yīng)系統(tǒng)。

6、所述氫氣供應(yīng)系統(tǒng)包括氫氣罐、引射器總成、氫氣循環(huán)泵和氣水分離器，氫氣循環(huán)泵與引射器總成和氣水分離器連接，引射器總成與所述第一燃料電池堆和所述第二燃料電池堆連接。

7、所述氫氣罐和所述引射器總成之間設(shè)置有比例閥、關(guān)斷閥和減壓閥。

8、所述氣水分離器與排氮閥和排水閥連接，排氮閥和排水閥與尾排混合管連接，尾排混合管與所述空氣供應(yīng)系統(tǒng)連接。

9、所述的雙堆燃料電池系統(tǒng)還包括用于向所述第一燃料電池堆和所述第二燃料電池堆提供冷卻循環(huán)水的冷卻系統(tǒng)。

10、所述冷卻系統(tǒng)包括ptc、水泵、節(jié)溫器和散熱器總成，水泵的進(jìn)水口與所述第一燃料電池堆和所述第二燃料電池堆連接，水泵的出水口與散熱器總成連接，散熱器總成與節(jié)溫器連接，節(jié)溫器與所述第一燃料電池堆和所述第二燃料電池堆連接，ptc與水泵和節(jié)溫器連接。

11、本發(fā)明還提供了一種雙堆燃料電池系統(tǒng)的陰極氣體流量分布控制方法，雙堆燃料電池系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，所述空氣路三通閥能夠根據(jù)所述第一燃料電池堆和所述第二燃料電池堆的性能情況調(diào)節(jié)開(kāi)度，進(jìn)而調(diào)節(jié)所述第一燃料電池堆和所述第二燃料電池堆的空氣進(jìn)氣流量，從而滿足雙堆燃料電池不同的空氣進(jìn)氣流量分配需求。

12、本發(fā)明的雙堆燃料電池系統(tǒng)，使用一套系統(tǒng)控制兩個(gè)燃料電池堆，可以滿足兩個(gè)燃料電池堆不同的空氣壓力、流量分配需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)燃料電池電堆的有效控制，可以提高系統(tǒng)布置靈活度，顯著降低成本。

技術(shù)特征：

1.雙堆燃料電池系統(tǒng)，包括第一燃料電池堆、第二燃料電池堆以及用于向第一燃料電池堆和第二燃料電池堆提供空氣的空氣供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣供應(yīng)系統(tǒng)包括與所述第一燃料電池堆和所述第二燃料電池堆連接的空氣路三通閥，空氣路三通閥設(shè)置成能夠根據(jù)所述第一燃料電池堆和所述第二燃料電池堆的性能情況調(diào)節(jié)開(kāi)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述第一燃料電池堆和所述第二燃料電池堆空氣進(jìn)氣流量的控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙堆燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣供應(yīng)系統(tǒng)包括相連接的空壓機(jī)和中冷器，中冷器與所述空氣路三通閥連接，空氣路三通閥與所述第一燃料電池堆和所述第二燃料電池堆連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙堆燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣供應(yīng)系統(tǒng)還包括空氣過(guò)濾器和空氣質(zhì)量流量計(jì)，空氣質(zhì)量流量計(jì)位于空氣過(guò)濾器和所述空壓機(jī)之間且與空氣過(guò)濾器和空壓機(jī)連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的雙堆燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于向所述第一燃料電池堆和所述第二燃料電池堆提供氫氣的氫氣供應(yīng)系統(tǒng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙堆燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述氫氣供應(yīng)系統(tǒng)包括氫氣罐、引射器總成、氫氣循環(huán)泵和氣水分離器，氫氣循環(huán)泵與引射器總成和氣水分離器連接，引射器總成與所述第一燃料電池堆和所述第二燃料電池堆連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙堆燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述氫氣罐和所述引射器總成之間設(shè)置有比例閥、關(guān)斷閥和減壓閥。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙堆燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述氣水分離器與排氮閥和排水閥連接，排氮閥和排水閥與尾排混合管連接，尾排混合管與所述空氣供應(yīng)系統(tǒng)連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的雙堆燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于向所述第一燃料電池堆和所述第二燃料電池堆提供冷卻循環(huán)水的冷卻系統(tǒng)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙堆燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻系統(tǒng)包括ptc、水泵、節(jié)溫器和散熱器總成，水泵的進(jìn)水口與所述第一燃料電池堆和所述第二燃料電池堆連接，水泵的出水口與散熱器總成連接，散熱器總成與節(jié)溫器連接，節(jié)溫器與所述第一燃料電池堆和所述第二燃料電池堆連接，ptc與水泵和節(jié)溫器連接。

10.權(quán)利要求1至9任一所述的雙堆燃料電池系統(tǒng)的陰極氣體流量分布控制方法，其特征在于，雙堆燃料電池系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，所述空氣路三通閥能夠根據(jù)所述第一燃料電池堆和所述第二燃料電池堆的性能情況調(diào)節(jié)開(kāi)度，進(jìn)而調(diào)節(jié)所述第一燃料電池堆和所述第二燃料電池堆的空氣進(jìn)氣流量，從而滿足雙堆燃料電池不同的空氣進(jìn)氣流量分配需求。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種雙堆燃料電池系統(tǒng)，包括第一燃料電池堆、第二燃料電池堆以及空氣供應(yīng)系統(tǒng)，所述空氣供應(yīng)系統(tǒng)包括與所述第一燃料電池堆和所述第二燃料電池堆連接的空氣路三通閥，空氣路三通閥設(shè)置成能夠根據(jù)所述第一燃料電池堆和所述第二燃料電池堆的性能情況調(diào)節(jié)開(kāi)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述第一燃料電池堆和所述第二燃料電池堆空氣進(jìn)氣流量的控制。本發(fā)明的雙堆燃料電池系統(tǒng)，使用一套系統(tǒng)控制兩個(gè)燃料電池堆，可以滿足兩個(gè)燃料電池堆不同的空氣壓力、流量分配需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)燃料電池電堆的有效控制，可以提高系統(tǒng)布置靈活度，顯著降低成本。本發(fā)明還公開(kāi)了一種雙堆燃料電池系統(tǒng)的陰極氣體流量分布控制方法。

技術(shù)研發(fā)人員：王春喜,何歡歡,黃文濤,尹明光,伍宏森,潘陳兵,陳大華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽瑞氫動(dòng)力科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10