燃料电池系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开一燃料电池系统，包括：一燃料箱，通过一燃料供应管线与所述燃料电池堆的阳极连通，以将含氢的燃料供应到所述阳极；一个加热单元，用于对供应到所述燃料电池堆的燃料和空气进行加热；一个清除单元，用于当系统被停止时将每个系统中剩余的燃料送回到所述燃料箱。因此，通过在系统操作时对燃料的加热，电池堆的温度能够在最短时间达到目标温度，而且当系统被停止时，在燃料电池堆和每个系统中剩余的燃料被送回所述燃料箱，因此增加了所述燃料电池系统效能。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统及其控制方法
本专利技术涉及一燃料电池系统，特别是涉及一电池堆，它能够在最短时间达到目标温度而增加燃料电池的可靠性，并在该燃料电池停止工作时，使燃料电池堆的温度最快地下降，从而确保燃料电池稳定性的燃料电池系统，以及它的控制方法。
技术介绍
一般，燃料电池用作化石燃料的替代物，并且与普通电池(一个电池)不同，它将燃料(氢气或碳氢化合物)供应到阳极并将氧气供应到阴极。因此，所述燃料电池系统内氢气和氧气之间进行的是电化学反应，而不是燃料的燃烧反应(氧化反应)，且因此在反应的前后直接转换成不同的能量，直接成为电能。如图1所示，一个常规的燃料电池系统包括：一个燃料电池堆106，由一个阳极102和一个阴极104经多个堆叠而形成，所述阳极具有一个电解质膜(未示出)，通过在该膜上氢气的氧气之间的电化学反应产生电能；一个储存供应到所述阳极102的含氢燃料的燃料箱108；和一个用于将含氧的空气供应到阴极104的空气供应单元110。在所述燃料箱108和所述燃料电池堆106的阳极102之间安装一个用于将储存在所述燃料箱108内的燃料泵出的燃料泵112。所述空气供应单元110包括：一个空气泵114，用于将大气中的空气供应到燃料电池堆106的阴极104；一个空气过滤器116，用于对供应到燃料电池堆106的空气进行过滤；和一个加湿器118，用于对供应到所述燃料电池堆106的空气进行加湿。这里为了将水供应到所述加湿器内，给所述加湿器118配置一个水箱120。下面要对通过向所述常规燃料电池供应燃料而产生电能的过程进行描述。如果由一个控制单元(未示出)的控制信号使燃料泵112操作，因此-->在燃料箱108内的燃料被供应到燃料电池堆106的阳极102。同样，如果所述空气泵114被操作，由空气过滤器116过滤的空气流过加湿器118被加湿，并且被供应到燃料电池堆106的阴极104。一旦燃料和空气被供应到所述燃料电池堆106，在电解质膜(未示出)位于所述阳极102和阴极104之间的状态下，在所述阳极102处进行氢气的电化学氧化，且在所述阴极104处进行氧气的电化学二次氧化。此时，产生电子运动因此产生电力。所产生的电力被供应到一个负载126。在常规的燃料电池系统中，要费许多时间使燃料电池堆达到一个目标温度，因此燃料电池的可靠性和功能会变劣。同样，燃料电池堆的温度保持在较高水平，即使在所述燃料电池被停止后也如此，使燃料电池的稳定性下降。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一个燃料电池系统以及它的控制方法，能够通过加热燃料，使燃料电池堆在最短时间达到目标温度而增加燃料电池可靠性和功能，加热燃料使用的热量是当燃料粉末与水混合时和由燃料电池堆的阳极所产生的氢气被点燃时所产生的热量。本专利技术的另一个目的在于提供一个燃料电池系统及它的控制方法，能够通过在该燃料电池系统停止工作时使燃料电池堆的温度最快地下降而增加燃料电池的稳定性，并且通过将在每个系统中剩余的燃料送回燃料箱中以增加其效能。为完成这些专利技术目的，提供一个燃料电池系统，其中包括：一个燃料电池堆，其中一阳极和一阴极被布置成使一电解质膜放在它们之间；一个经过燃料供应管线连接到所述燃料电池堆的阳极的燃料箱，将含氢的燃料供应到所述阳极；一个经过一个空气供应管线连接到燃料电池堆的阴极的空气供应单元，将含氧的空气供应到所述阴极；一个加热单元，对供应到燃料电池堆的空气和燃料进行加热；及一个清除单元，当系统的操作被停止时，将在每个系统中所剩余的燃料送回所述燃料箱。一个当系统操作被停止时冷却燃料电池堆的冷却风扇被安装在所述燃料电池堆中。所述加热单元包括一个安装在燃料供应管线和空气供应管线上的氢燃-->烧器，以将由燃料电池堆所产生的氢气作为热源对供应到燃料电池堆的燃料和空气进行加热。所述清除单元包括一个在所述燃料电池堆和所述燃料箱之间连通的回收管线，将由燃料电池堆排放的燃料送回燃料箱，及一个安装在燃料收集管线上的回收泵，当系统操作被停止时，将每个系统剩余的燃料通过燃料收集管线送回燃料箱。为了完成这些目的，也提供了一种控制燃料电池系统的方法，其中包括：一个对燃料进行加热的加热步骤；一个将加热的燃料和空气供应到一个燃料电池堆进行发电并因此产生电能的步骤；和一个在完成所述第一和第二步骤后系统操作被停止时，将每个系统中剩余的燃料送回燃料箱的清除步骤。所述加热步骤中进一步包括在加热燃料后使用一个电池电源驱动一个系统的步骤。在所述加热步骤中，通过使用当燃料与水混合时所产生的热量对燃料进行加热。在所述加热步骤中，一个储存燃料粉末(NaOH和BH4的粉末)的燃料包被安装到一个储存有水的燃料箱内并且因此燃料粉末与水进行混合。在所述清除步骤中，当系统驱动被停止时，驱动一个回收泵以回收在所述燃料电池堆和各个管线内剩余的燃料经过回收管线返回到燃料箱。附图说明图1表示根据已有技术的一个燃料电池系统的结构示意图。图2表示根据本专利技术一个实施例的燃料电池系统的结构示意图。图3表示根据本专利技术的一个燃料电池系统的剖视图。图4表示根据本专利技术一个实施例的燃料电池系统的控制装置的方框图。图5表示根据本专利技术另一个实施例的燃料电池系统的结构示意图。图6表示根据本专利技术一个实施例的燃料电池系统的控制方法的流程图。具体实施方式下面将参考附图对本专利技术的燃料电池系统的控制方法进行描述。尽管根据本专利技术的燃料电池系统的控制方法可以有许多实施例，下面-->仅对最好的实施例进行描述。图2表示根据本专利技术一个实施例的燃料电池系统的结构示意图。根据本专利技术的一个燃料电池系统包括：一个燃料电池堆14，由一个阳极10和一个阴极12经多个堆叠而形成，所述阳极具有一个电解质膜(未示出)，在该膜上通过在氢气和氧气之间的电化学反应产生电能；一个燃料箱，储存要供应到所述阳极10的燃料；一个空气供应单元，将含氧的空气供应到所述阴极12；一个氢燃烧器22，通过利用在阳极10反应后产生的氢气，加热供应到所述燃料电池堆14的燃料和空气；一个清除单元，当所述系统被停止时，将在每个系统中剩余的燃料送回燃料箱；及一个用于控制每个部件的控制装置。为冷却所述燃料电池堆14，为其提供了一个冷却风扇20。通过一个燃料供应管线26，所述燃料箱16与所述燃料电池堆的阳极10连通；并且在所述供应管线26的一侧安装一个燃料泵28，将储存在燃料箱16内的燃料泵出。还有，如图3所示，所述燃料箱16包括一个燃料包30，以在燃料电池系统操作之前，利用当所述燃料粉末与在所述燃料箱16内所述储存的水混合时所产生的热量增加所述燃料的温度；及一个桨叶32，用于当所述燃料粉末由燃料包30供应到所述燃料箱16内时使所述燃料粉末与水更好地混合。储存在所述燃料包30内的所述燃料粉末包括NaOH和BH4。如果NaOH与水混合，以下列的反应方程式进行反应并放热。反应式：所述空气供应单元18包括：一个空气供应管线34，引导大气中的空气到所述燃料电池堆14的阴极12；一个空气过滤器36，被安装在空气供应管线的入口并且对吸入到供应管线34内的空气进行过滤；一个空气泵42，被安装在空气供应管线34的一侧，并且产生一个吸力，将外部的空气吸入；和一个加湿器38，对空气泵42吸入的空气进行加湿。所述加湿器38上设置一个供应水的水箱40。所述清除单元可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一燃料电池系统，包括：一燃料电池堆，其中一阳极和一阴极以在它们之间放置一个电解质膜的状态来布置；一燃料箱，经过一燃料供应管线与所述燃料电池堆的阳极连通，以将含氢的燃料供应到所述阳极；一个空气供应单元，经过一空气供应管 线与所述燃料电池堆的所述阴极连通，以将含氧的空气供应到所述阴极；一个加热单元，对供应到所述燃料电池堆的燃料和空气进行加热；一个清除单元，当系统被停止时将每个系统中剩余的燃料送回所述燃料箱。

【技术特征摘要】
1.一燃料电池系统，包括：一燃料电池堆，其中一阳极和一阴极以在它们之间放置一个电解质膜的状态来布置；一燃料箱，经过一燃料供应管线与所述燃料电池堆的阳极连通，以将含氢的燃料供应到所述阳极；一个空气供应单元，经过一空气供应管线与所述燃料电池堆的所述阴极连通，以将含氧的空气供应到所述阴极；一个加热单元，对供应到所述燃料电池堆的燃料和空气进行加热；一个清除单元，当系统被停止时将每个系统中剩余的燃料送回所述燃料箱。2.如权利要求1所述燃料电池系统，其特征在于在所述燃料电池堆上安装一个当系统操作被停止时冷却所述燃料电池堆的冷却风扇。3.如权利要求1所述燃料电池系统，其特征在于所述加热单元包括安装在燃料供应管线和空气供应管线上的氢燃烧器，以所述燃料电池堆所产生的氢气作为热源对供应到所述燃料电池堆的燃料和空气进行加热。4.如权利要求1所述燃料电池系统，其特征在于所述加热单元包括安装在所述燃料箱上的燃料包，利用燃料粉末与在所述燃料箱内储存的水进行混合所产生的热量来加热燃料。5.如权利要求1所述燃料电池系统，其特征在于所述清除单元包括：一个连通所述燃料电池堆和所述燃料箱的燃料回收管线，将所述燃料电池堆排放的燃料送回所述燃料箱；及一个安装在所述燃料回收管线上的回收泵，当所述系统的操作被停止时，经过所述燃料回收管线将每个系统中的剩余燃料送回所述燃料箱。6.如权利要求1所述燃料电池系统，其特征在于所述清除单元包括：一个安装在燃料供应管线上泵送所述燃料的燃料泵；和一个控制器，当一个系统操作被停止时通过反向驱动所述燃料泵将在每个系统中剩余的燃料送回所述燃料箱。7.如权利要求1所述燃料电池系统，其特征在于所述清除单元包括：一个连通所述燃料供应管线和所述空气供应管线的清除管线和一个安装在-->所述清除管线与燃料供应管线连通部分上的三...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵泰熙，朴明硕，崔弘，金奎晸，李明浩，金铁焕，黄龙俊，高承兑，许成根，
申请(专利权)人：LG电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]