本发明专利技术公开了一种氢气循环回收系统及其控制方法，所述系统包括加湿器、气体控温组件、气液分离器、流量计、循环泵组以及目标气体循环量控制模块，加湿器的气体入口接收氢气，加湿器的气体出口与燃料电池的阳极入口连通且连接管道上设置气体控温组件，燃料电池的阳极出口通过管路与气液分离器的气体入口连通，气液分离器的气体出口经过流量计与循环泵组的气体入口通过管路连通，循环泵组的气体出口分别与加湿器的气体入口以及燃料电池的阳极入口通过管路连通；目标气体循环量控制模块计算目标气体循环量并接收流量计测量的实际循环量，实现对循环泵组的转速的PID调节；本发明专利技术的优点在于：能够精确进行循环量的控制。能够精确进行循环量的控制。能够精确进行循环量的控制。
【技术实现步骤摘要】
一种氢气循环回收系统及其控制方法
[0001]本专利技术涉及燃料电池领域，更具体涉及一种氢气循环回收系统及其控制方法。
技术介绍
[0002]质子交换膜燃料电池是一种清洁的新能源，具有转换效率高、无污染等优点，有广泛的应用前景，是一种理想的清洁能源。燃料电池在运行中会产生大量反应水，在阳极流道中聚集，会造成电堆“水淹”，电堆性能下降，需及时的将水排出，同时为了提高燃料电池的反应效率，一般，燃料电池的氢气供给量大于氢气的理论消耗量。如果不做氢气循环，将这些过量供应的氢气直接随尾气排放，会造成氢气的大量浪费。因此氢气循环系统开发至关重要。
[0003]中国专利申请授权公告号CN218215380U，公开了一种燃料电池电堆测试平台，包括燃料电池电堆，具有阳极入口和阳极出口，所述燃料电池电堆的阳极入口方向设有气体加湿器，所述燃料电池电堆的阳极出口方向设有水气分离器，所述水气分离器具有水排出口和气排出口，所述水气分离器的气排出口方向设有氢气循环泵，所述水气分离器与所述氢气循环泵之间设有旁支路，所述旁支路设有阳极排放阀，所述氢气循环泵与所述气体加湿器连通并能将氢气输送至所述气体加湿器中。该专利申请的燃料电池电堆测试平台实现了氢气循环，能够减少氢气的浪费，提高氢气的利用率，降低生产成本，并且反应水从水排出口排出设备，避免了反应水在阳极流道中聚集，避免造成电堆“水淹”，从而避免电堆性能下降，其还通过气体加湿器的设置有效控制电堆入口的气体湿度。但是其电堆入口气体温度不可控，无法精确的测试燃料电池在不同温度、湿度下的性能，并且采用氢循环泵进行循环流量调节，无法精确进行循环量的控制。
[0004]中国专利申请公开号CN112234228A公开了一种车载燃料电池氢气管路吹扫系统及方法，其设置温湿度传感器，能够测试燃料电池在不同温度、湿度下的性能，并且其在氢气回路管道上设有氢气循环装置，实现氢气循环，但是其仍然无法精确进行循环量的控制。
技术实现思路
[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于现有技术燃料电池氢气循环系统无法精确进行循环量的控制。
[0006]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种氢气循环回收系统，包括加湿器(1)、气体控温组件(2)、气液分离器(8)、流量计(12)、循环泵组(13)以及目标气体循环量控制模块，所述加湿器(1)的气体入口接收氢气，加湿器(1)的气体出口与燃料电池(5)的阳极入口连通且连接管道上设置气体控温组件(2)，燃料电池(5)的阳极出口通过管路与气液分离器(8)的气体入口连通，气液分离器(8)的气体出口经过流量计(12)与循环泵组(13)的气体入口通过管路连通，循环泵组(13)的气体出口分别与加湿器(1)的气体入口以及燃料电池(5)的阳极入口通过管路连通，所述目标气体循环量控制模块计算目标气体循环量并接收流量计(12)测量的实际循环量进行两者的偏差计算，根据偏差计算结果控制
循环泵组(13)的转速，从而实现对循环泵组(13)的转速的PID调节。
[0007]有益效果：本专利技术设置目标气体循环量控制模块，计算目标气体循环量并接收流量计(12)测量的实际循环量进行两者的偏差计算，根据偏差计算结果控制循环泵组(13)的转速，从而实现对循环泵组(13)的转速的PID调节，从而能够精确进行循环量的控制。
[0008]进一步地，所述氢气循环回收系统还包括第一温度传感器(3)、第一压力传感器(4)、第二温度传感器(6)以及第二压力传感器(7)，所述第一温度传感器(3)和第一压力传感器(4)均设置在燃料电池(5)的阳极入口所在管路上且与目标气体循环量控制模块的信号采集端口连接，所述第二温度传感器(6)以及第二压力传感器(7)均设置在燃料电池(5)的阳极出口所在管路上且与目标气体循环量控制模块的信号采集端口连接。
[0009]进一步地，所述氢气循环回收系统还包括排水电磁阀(9)，所述排水电磁阀(9)连接在所述气液分离器(8)的排水口。
[0010]更进一步地，所述氢气循环回收系统还包括液位传感器(10)以及上位机，所述液位传感器(10)安装于所述气液分离器(8)内，并且排水电磁阀(9)以及液位传感器(10)均与上位机电连接。
[0011]进一步地，所述氢气循环回收系统还包括脉冲排气电磁阀(11)，所述气液分离器(8)的气体出口与氢气尾排管道连通且管道上设置脉冲排气电磁阀(11)。
[0012]进一步地，所述氢气循环回收系统还包括止回阀(14)，所述循环泵组(13)的气体出口设置止回阀(14)。
[0013]进一步地，所述氢气循环回收系统还包括第一电磁阀(15)和第二电磁阀(16)，所述循环泵组(13)的气体出口与加湿器(1)的气体入口的连接管道上设置第一电磁阀(15)，所述循环泵组(13)的气体出口与燃料电池(5)的阳极入口的连接管路上设置第二电磁阀(16)。
[0014]进一步地，所述氢气循环回收系统还包括湿度传感器(17)，所述湿度传感器(17)设置在气液分离器(8)的气体出口与流量计(12)的管路上，所述湿度传感器(17)与加湿器(1)内部的湿度控制器电连接，还与目标气体循环量控制模块的信号采集端口连接。
[0015]本专利技术还提供一种氢气循环回收系统的控制方法，所述方法包括：
[0016]所述目标气体循环量控制模块计算目标气体循环量并接收流量计(12)测量的实际循环量进行两者的偏差计算，根据偏差计算结果控制循环泵组(13)的转速，从而实现对循环泵组(13)的转速的PID调节。
[0017]进一步地，所述目标气体循环量控制模块的工作逻辑为：
[0018]根据预设的计量比以及氢气消耗量计算需求循环氢气量，所述计量比为输入到加湿器(1)的氢气总量与氢气消耗量的比值；
[0019]根据燃料电池(5)的阳极入口的循环气体温度和压力以及燃料电池(5)的阳极出口的循环气体温度、压力以及湿度，计算循环气体氢气组分占比；
[0020]根据需求循环氢气量以及循环气体氢气组分占比计算目标气体循环量；
[0021]将目标气体循环量与流量计(12)测量的实际循环量比较，目标气体循环量大于实际循环量时，控制循环泵组(13)的转速增大第一预设量，目标气体循环量小于实际循环量时，控制循环泵组(13)的转速减小第二预设量，实现PID调节。
[0022]本专利技术的优点在于：
[0023](1)本专利技术设置目标气体循环量控制模块，计算目标气体循环量并接收流量计(12)测量的实际循环量进行两者的偏差计算，根据偏差计算结果控制循环泵组(13)的转速，从而实现对循环泵组(13)的转速的PID调节，从而能够精确进行循环量的控制。
[0024](2)本专利技术设置液位传感器(10)，液位传感器安装于气液分离器(8)上，进行气液分离液位监测，当液位高时，开启排水电磁阀(9)，液位正常时关闭排水电磁阀(9)，避免因为液位过高而损坏器件，也避免液位过低无法正常工作。
[0025](3)本专利技术还设置脉冲排气电磁本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种氢气循环回收系统，其特征在于，包括加湿器(1)、气体控温组件(2)、气液分离器(8)、流量计(12)、循环泵组(13)以及目标气体循环量控制模块，所述加湿器(1)的气体入口接收氢气，加湿器(1)的气体出口与燃料电池(5)的阳极入口连通且连接管道上设置气体控温组件(2)，燃料电池(5)的阳极出口通过管路与气液分离器(8)的气体入口连通，气液分离器(8)的气体出口经过流量计(12)与循环泵组(13)的气体入口通过管路连通，循环泵组(13)的气体出口分别与加湿器(1)的气体入口以及燃料电池(5)的阳极入口通过管路连通，所述目标气体循环量控制模块计算目标气体循环量并接收流量计(12)测量的实际循环量进行两者的偏差计算，根据偏差计算结果控制循环泵组(13)的转速，从而实现对循环泵组(13)的转速的PID调节。2.根据权利要求1所述的一种氢气循环回收系统，其特征在于，还包括第一温度传感器(3)、第一压力传感器(4)、第二温度传感器(6)以及第二压力传感器(7)，所述第一温度传感器(3)和第一压力传感器(4)均设置在燃料电池(5)的阳极入口所在管路上且与目标气体循环量控制模块的信号采集端口连接，所述第二温度传感器(6)以及第二压力传感器(7)均设置在燃料电池(5)的阳极出口所在管路上且与目标气体循环量控制模块的信号采集端口连接。3.根据权利要求1所述的一种氢气循环回收系统，其特征在于，还包括排水电磁阀(9)，所述排水电磁阀(9)连接在所述气液分离器(8)的排水口。4.根据权利要求3所述的一种氢气循环回收系统，其特征在于，还包括液位传感器(10)以及上位机，所述液位传感器(10)安装于所述气液分离器(8)内，并且排水电磁阀(9)以及液位传感器(10)均与上位机电连接。5.根据权利要求1所述的一种氢气循环回收系统，其特征在于，还包括脉冲排气电磁阀(11)，所述气液分离器(8)的气体出口与氢气尾排管道连通且管道上设置脉冲排气电磁阀(11)。...
【专利技术属性】
技术研发人员：阚宏伟，杨颂，孙玮，叶修斌，江义时，李晓东，吴恒，邢官飞，
申请(专利权)人：科威尔北京技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：
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