燃料电池的尾气处理方法和系统的制作方法

文档序号:9566111阅读:760来源:国知局
燃料电池的尾气处理方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及燃料电池领域,具体而言,设及一种燃料电池的尾气处理方法和系统。【背景技术】
[0002] 燃料电池系统设计一般分为阳极死端和活端两种设计方案,运两种方案都会在阳 极气体排放口排出未反应的燃料气,尤其是活端设计方案。排放的气体含有氨气、水蒸气和 极少量的杂质气体,氨气浓度一般处于爆炸范围内(4.0%~75. 6%体积浓度),处理不当 会产生安全隐患。
[0003] 现有技术主要通过两种实现方式实现尾气的稀释,一种实现方式是通过汽水分离 及混合装置将从燃料电池堆中排放的阴极尾气和阳极尾气按比例混合,将水分离后进行排 放;一种实现方式是通过增添尾气处理单元进行尾气处理。该单元利用燃料电池的原理,在 尾气处理单元中添加催化剂,将阳极尾气中的少量氨气用催化反应的方式消耗掉。
[0004]但是,在现有技术中,一般都需要增加额外的装置,比如上述的"汽水分离及混合 装置"和"尾气处理单元"等。运种处理措施增加了系统的制造成本,提高了系统的复杂性, 降低了系统的可靠性。
[0005] 针对上述的问题,目前尚未提出有效的解决方案。

【发明内容】

[0006] 本发明实施例提供了一种燃料电池的尾气处理方法和系统,W至少解决尾气处理 成本高、实现复杂的技术问题。
[0007] 根据本发明实施例的一个方面,提供了一种燃料电池的尾气处理系统,包括:
[0008]包括:燃料电池、风扇W及分别与所述燃料电池和所述风扇连接的控制器,其中,
[0009] 所述燃料电池,用于消耗输入的燃料气并排出尾气;
[0010] 所述控制器,用于获取所述尾气的第一流量,根据所述第一流量得到稀释所述尾 气所需的第一风量,并根据所述第一风量按照预设策略生成控制信号;
[0011] 所述风扇,用于根据所述控制信号产生吹向所述尾气的风力。
[0012] 进一步地,所述控制器获取输入所述燃料电池的燃料气的第二流量W及所述燃料 电池消耗的燃料气的第=流量,并通过W下公式计算得到所述尾气的第一流量:
[0013]Qwt=Q1"-Qr,其中,Quut为所述第一流量,Q1。为所述第二流量,Qr为所述第=流量 且所述Qf= 1. 〇5*l〇-8*n*I,n为所述燃料电池的节电池个数,I为所述燃料电池的工作电 流。
[0014]进一步地,所述控制器通过W下公式计算得到稀释所述尾气所需的第一风量: k*-0,
[0015] 仰二,
[0016] 其中,W为稀释所述尾气所需的第一风量,k为预设安全系数,Q。。为所述第一流 量,a%为所述尾气所需的稀释浓度。
[0017] 进一步地,所述控制器获取所述燃料电池散热所需的第二风量,在确定所述第一 风量小于或者等于所述第二风量时,生成所述控制信号,所述风扇根据所述控制信号按照 所述第二风量产生吹向所述尾气的风力。
[0018] 进一步地,所述控制器在确定所述第一风量大于所述第二风量且所述第一风量小 于或者等于所述风扇的最大工作风量时,确定所述燃料电池的溫度是否小于预设溫度,在 所述燃料电池的溫度大于或者等于所述预设溫度时,所述控制器生成所述控制信号,所述 风扇根据所述控制信号按照所述第一风量产生吹向所述尾气的风力。
[0019] 进一步地,所述系统还包括:冷却剂循环累;所述控制器在所述燃料电池的溫度 小于所述预设溫度时,停止冷却剂循环累,并生成所述控制信号,所述风扇根据所述控制信 号按照所述第一风量产生吹向所述尾气的风力。
[0020] 进一步地,所述控制器在确定所述第一风量大于所述风扇的最大工作风量时,降 低所述燃料电池的供给过量比或者增大所述燃料电池的输出电能,所述控制器生成控制信 号,所述风扇根据所述控制信号按照所述最大工作风量产生吹向所述尾气的风力,其中,所 述供给过量比为所述燃料气实际的输入量与所述燃料气实际的反应量之比。
[0021] 根据本发明实施例的另一方面,还提供了一种燃料电池的尾气处理方法,包括:
[0022] 获取燃料电池排出的尾气的第一流量;
[0023] 根据所述第一流量得到用于稀释所述尾气所需的第一风量;
[0024] 根据所述第一风量按照预设策略控制风扇产生吹向所述尾气的风力。
[00巧]进一步地,所述获取燃料电池排出的尾气的第一流量包括:
[00%] 获取输入所述燃料电池的燃料气的第二流量W及所述燃料电池消耗的燃料气的 第=流量,并通过W下公式计算得到所述尾气的第一流量:
[0027]Qwt=Q1"-Qr,其中,Qwt为所述第一流量,Q1。为所述第二流量,Qr为所述第=流量 且所述Qf= 1. 〇5*l〇-8*n*I,n为所述燃料电池的节电池个数,I为所述燃料电池的工作电 流。
[0028] 进一步地,所述根据所述第一流量得到稀释所述尾气所需的第一风量包括:
[0029] 通过W下公式计算得到稀释所述尾气所需的第一风量:
[0031] 其中,W为稀释所述尾气所需的第一风量,k为预设安全系数,Qout为所述第一流 量,a%为所述尾气所需的稀释浓度。
[0032] 进一步地,所述根据所述第一风量按照预设策略控制风扇产生用于稀释所述尾气 并吹向所述尾气的风力包括:
[0033] 获取所述燃料电池散热所需的第二风量,在确定所述第一风量小于或者等于所述 第二风量时,控制所述风扇按照所述第二风量产生吹向所述尾气的风力。
[0034] 进一步地,在确定所述第一风量大于所述第二风量且所述第一风量小于或者等于 所述风扇的最大工作风量时,确定所述燃料电池的溫度是否小于预设溫度,在所述燃料电 池的溫度大于或者等于所述预设溫度时,所述控制器控制所述风扇按照所述第一风量产生 吹向所述尾气的风力。
[0035] 进一步地,在所述燃料电池的溫度小于所述预设溫度时,停止冷却剂循环累,并控 制所述风扇按照所述第一风量产生吹向所述尾气的风力。 阳036]进一步地,在确定所述第一风量大于所述风扇的最大工作风量时,降低所述燃料 电池的供给过量比或者增大所述燃料电池的输出电能,并控制所述风扇按照所述最大工作 风量产生吹向所述尾气的风力。其中,所述供给过量比为所述燃料气实际的输入量与所述 燃料气实际的反应量之比。
[0037] 本发明实施例提供一种燃料电池的尾气处理系统,该系统包括燃料电池、风扇W 及分别与该燃料电池和该风扇连接的控制器,其中,该燃料电池,用于消耗输入的燃料气并 排出尾气;该控制器,用于获取该尾气的第一流量,根据该第一流量得到稀释该尾气所需的 第一风量,并根据该第一风量按照预设策略生成控制信号;该风扇,用于根据该控制信号产 生吹向该尾气的风力。运样,通过风扇对尾气进行稀释,避免了在系统中增加额外的尾气处 理装置,从而解决了尾气处理成本高、实现复杂的技术问题。
【附图说明】
[0038] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0039]图1是根据本发明实施例的一种可选的燃料电池的尾气处理系统的结构示意图;
[0040] 图2是根据本发明实施例的另一种可选的燃料电池的尾气处理系统的结构示意 图;
[0041] 图3是根据本发明实施例的一种可选的燃料电池的尾气处理方法的流程示意图;
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