燃料电池混合进气系统

本发明涉及燃料电池，具体涉及一种燃料电池混合进气系统。

背景技术：

1、传统的燃料电池进气系统为空气路进气，即通过消耗空气中的氧气来完成电堆内的反应。而空气中含有氮气等不参与反应的气体，以及灰尘等杂质，既增加了压缩机能耗，又不利于反应的进行。另一方面，在综合氢能利用系统中，氧气作为制氢系统的副产，是直接排放到空气中，没有充分的利用，造成浪费。

2、综上，现有的燃料电池进气系统不仅能源利用率低，而且燃料电池进气系统的功耗大及能效低。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提供一种燃料电池混合进气系统，用以解决现有的燃料电池进气系统存在的不仅能源利用率低，而且燃料电池进气系统的功耗大及能效低的技术问题。

2、为了解决上述问题，本发明提供了一种燃料电池混合进气系统，包括：

3、储氢罐；

4、储氧罐，用于存储制氢系统在制氢过程中产生的氧气；

5、燃料电池电堆；

6、阳极进气路，所述阳极进气路的一端与所述储氢罐连通，另一端与所述燃料电池电堆的阳极进气口连通；

7、阴极混合进气路，包括：氧气支路和空气支路；

8、所述氧气支路的一端与所述储氧罐连通，所述空气支路的一端连通空气，所述氧气支路的另一端与所述空气支路的另一端通过选择阀与所述燃料电池电堆的阴极进气口连通。

9、进一步地，所述阳极进气路，包括：依次串联的第一减压阀和第一电磁阀。

10、进一步地，所述阳极进气路，还包括：设置在所述第一减压阀与所述第一电磁阀之间的第一关断阀，以及设置在所述第一电磁阀与所述燃料电池电堆的阳极进气口之间的第一加湿器。

11、进一步地，所述氧气支路，包括：依次串联的第二减压阀和第二电磁阀。

12、进一步地，所述氧气支路，还包括：设置在所述第二减压阀与所述第二电磁阀之间的第二关断阀，以及设置在所述第二电磁阀与所述燃料电池电堆的阴极进气口之间的第二加湿器。

13、进一步地，燃料电池混合进气系统，还包括：

14、电磁阀控制装置，用于基于所述第一电磁阀的阀门开度、所述第二电磁阀的阀门开度以及预设开度值，并结合pid控制器，对所述第一电磁阀的阀门开度和所述第二电磁阀的阀门开度进行控制。

15、进一步地，所述电磁阀控制装置，用于基于所述第一电磁阀的阀门开度、所述第二电磁阀的阀门开度以及预设开度值，确定所述第一电磁阀的开度偏差和所述第二电磁阀的开度偏差，将所述第一电磁阀的开度偏差及对应的开度偏差变化率，以及所述第二电磁阀的开度偏差和对应的开度偏差变化率，作为所述pid控制器的控制输入量，并将所述pid控制器的增益修正量作为控制输出量，对所述第一电磁阀的阀门开度和所述第二电磁阀的阀门开度进行控制。

16、进一步地，所述空气支路，包括：串联的空压机和中冷器。

17、进一步地，所述空气支路，还包括：串联在所述中冷器与所述选择阀之间的第三加湿器。

18、进一步地，燃料电池混合进气系统，还包括：

19、选择阀控制装置，用于将所述燃料电池电堆的历史功率数据输入至训练好的bilstm网络模型中，得到所述燃料电池电堆在下一时段的功率预测数据，并基于所述功率预测数据确定所需氧气的量，在确定所需氧气的量对应的供氧速率小于或等于所述储氧罐的最大氧气释放速率的情况下，控制所述选择阀将所述氧气支路与所述燃料电池电堆的阴极进气口连通，并控制所述选择阀将所述空气支路与所述燃料电池电堆的阴极进气口断开。

20、采用上述实现方式的有益效果是：本发明提供的燃料电池混合进气系统，设置有阴极混合进气路，阴极混合进气路包括氧气支路和空气支路，氧气支路接入储氧罐，以接入存储制氢系统在制氢过程中产生的氧气，通过氧气支路回收并利用制氢系统产生的氧气，相较于传统综合氢能利用系统而言，本发明提供的系统避免将氧气直接排放至空气中，从而提高了能源利用率，而且还可以减少空压机的工作，减少辅机功耗，从而提高系统能效，因此，本发明解决了现有的燃料电池进气系统存在的不仅能源利用率低，而且燃料电池进气系统的功耗大及能效低的技术问题。

技术特征：

1.一种燃料电池混合进气系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的燃料电池混合进气系统，其特征在于，所述阳极进气路，包括：依次串联的第一减压阀和第一电磁阀。

3.根据权利要求2所述的燃料电池混合进气系统，其特征在于，所述阳极进气路，还包括：设置在所述第一减压阀与所述第一电磁阀之间的第一关断阀，以及设置在所述第一电磁阀与所述燃料电池电堆的阳极进气口之间的第一加湿器。

4.根据权利要求2所述的燃料电池混合进气系统，其特征在于，所述氧气支路，包括：依次串联的第二减压阀和第二电磁阀。

5.根据权利要求4所述的燃料电池混合进气系统，其特征在于，所述氧气支路，还包括：设置在所述第二减压阀与所述第二电磁阀之间的第二关断阀，以及设置在所述第二电磁阀与所述燃料电池电堆的阴极进气口之间的第二加湿器。

6.根据权利要求4所述的燃料电池混合进气系统，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求6所述的燃料电池混合进气系统，其特征在于，所述电磁阀控制装置，用于基于所述第一电磁阀的阀门开度、所述第二电磁阀的阀门开度以及预设开度值，确定所述第一电磁阀的开度偏差和所述第二电磁阀的开度偏差，将所述第一电磁阀的开度偏差及对应的开度偏差变化率，以及所述第二电磁阀的开度偏差和对应的开度偏差变化率，作为所述pid控制器的控制输入量，并将所述pid控制器的增益修正量作为控制输出量，对所述第一电磁阀的阀门开度和所述第二电磁阀的阀门开度进行控制。

8.根据权利要求1所述的燃料电池混合进气系统，其特征在于，所述空气支路，包括：串联的空压机和中冷器。

9.根据权利要求8所述的燃料电池混合进气系统，其特征在于，所述空气支路，还包括：串联在所述中冷器与所述选择阀之间的第三加湿器。

10.根据权利要求1-9任一项所述的燃料电池混合进气系统，其特征在于，还包括：

技术总结
本发明提供一种燃料电池混合进气系统，该系统包括：储氢罐；储氧罐，用于存储制氢系统在制氢过程中产生的氧气；燃料电池电堆；阳极进气路，所述阳极进气路的一端与所述储氢罐连通，另一端与所述燃料电池电堆的阳极进气口连通；阴极混合进气路，包括：氧气支路和空气支路；所述氧气支路的一端与所述储氧罐连通，所述空气支路的一端连通空气，所述氧气支路的另一端与所述空气支路的另一端通过选择阀与所述燃料电池电堆的阴极进气口连通。本发明可以解决现有的燃料电池进气系统存在的不仅能源利用率低，而且燃料电池进气系统的功耗大及能效低的技术问题。

技术研发人员：谢长君,朱世昊,杜帮华,朱文超,杨扬,王喆伟,王瀚,杨文龙,章雷其,赵波,吴启亮,周贤翼,李梓豪,曹俊辉,李熙志
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21