燃料電池供氣系統的數字泵控制系統的製作方法
2023-05-04 01:35:26
專利名稱：燃料電池供氣系統的數字泵控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種燃料電池供氣系統，更具體地說，涉及一種燃料電池供氣系統的數字泵控制系統。
背景技術：
燃料電池是一種能量轉換設備，由於其環境友好性和高效率等特點，使其越來越受到人們的青睞，常用作小區、工廠、大型建築的獨立電站。燃料電池是由一個負充電的電極(陽極)、一個正充電的電極(陰極)和一個電解質膜組成。燃料在陽極氧化，氧化劑在陰極還原。只要持續不斷地供給燃料和氧化劑，燃料電池就能遠遠不斷地產生電能。目前，燃料電池的供氣系統主要採用閥和泵(壓縮機)的組合來實現，利用閥的開度來實現燃料和氧化劑的供給。然而，在此期間供氣系統的泵都是以全速來運轉，這樣不僅造成能源的浪費，還不利於能源的環保節約。同時，閥門開度的突然變化，還會造成局部壓力驟變，導致部件的損壞，這對燃料電池的發展都是不利的。針對上述對燃料電池供氣系統提出的缺點，現有必要對燃料電池供氣系統進行優化控制，合理控制閥的開度和泵的轉速來實現燃料和氧化劑的可調節流量的供給。
實用新型內容本實用新型的目的在於克服現有技術中的缺點與不足，提供一種燃料電池供氣系統的數字泵控制系統，該數字泵控制系統以解決現有燃料電池供氣系統的不足，根據供氣流量和壓力的要求對系統控制閥的開度和泵的轉速進行實時控制，以實現燃料電池反應物的可調節流量的供給，並有效的減少了系統能源的消耗。為了達到上述目的，本實用新型通過下述技術方案予以實現一種燃料電池供氣系統的數字泵控制系統，輸入端連接燃料供給部和氧化劑供給部，輸出端連接燃料電池，其特徵在於，包括燃料閥、燃料泵、氧化劑控制閥、氧化劑泵和控制器；所述氧化劑控制閥、燃料泵和氧化劑泵分別與控制器信號連接；所述燃料供給部、燃料閥和燃料泵依次連接；所述氧化劑供給部、氧化劑控制閥和氧化劑泵依次連接；所述燃料泵和氧化劑泵連接燃料電池。通過上述方案，數字泵控制系統中的控制器可根據供氣流量和壓力要求對氧化劑控制閥的開度和燃料泵、氧化劑泵的轉速進行實時控制，使供氣流量和壓力達到燃料電池供氣系統的要求，有效地減少了能源的消耗。更具體地說，所述燃料泵和氧化劑泵均採用數字泵。所述燃料供給部是指容納燃料為氫氣的容器。所述氧化劑供給部是指容納氧化劑為氧氣的容器。為了更好地實現本實用新型，所述燃料供給部、燃料閥和燃料泵之間依次通過管道連接；所述氧化劑供給部、氧化劑控制閥和氧化劑泵之間依次通過管道連接。在本實用新型中，燃料通過管道流入燃料閥，然後流向燃料泵，最後由燃料泵送到燃料電池；氧化劑通過管道流入氧化劑控制閥，然後流向氧化劑泵，最後由氧化劑泵送到燃料電池。上述燃料電池供氣系統的數字泵控制系統的工作方法，其特徵在於，包括如下步驟第一步，燃料閥按固定的開度打開，燃料泵以設定的初速度運轉，氧化劑控制閥按設定開度打開，氧化劑泵以設定的初速度運轉；第二步，控制器控制氧化劑控制閥的開度和燃料泵、氧化劑泵的泵送速度，以實現對燃料電池的反應時間和反應效率的控制。所述控制器控制氧化劑控制閥的開度和燃料泵、氧化劑泵的泵送速度是指①當需要加快燃料電池反應時間和反應效率時，控制器發出加快信號，控制燃料泵和氧化劑泵的泵送速度加快，同時控制氧化劑控制閥的開度增大；②當需要減慢燃料電池反應時間和反應效率時，控制器發出減慢信號，控制燃料泵和氧化劑泵的泵送速度減慢，同時控制氧化劑控制閥的開度減小。 所述控制器控制燃料泵、氧化劑泵的泵送速度是指控制燃料泵、氧化劑泵的轉速。本實用新型的數字泵控制系統是這樣工作的燃料電池供氣系統開始供氣時，燃料閥固定打開一定的開度，同時氧化劑控制閥也打開一定的開度；燃料泵和氧化劑泵由一定的初速度運轉，燃料電池供氣系統系統中燃料電池持續發電。當供氣系統需要供氣流量比較小或需要減少電池反應時間和反應效率時，數字泵控制系統中的控制器給出一個信號，控制氧化劑控制閥調小開度以及控制燃料泵和氧化劑泵以較小的速度運轉，以減少氧化劑的流量，則供氣流量以及反應時間和反應效率也得到相應的減少；當供氣系統需要供氣流量比較大或需要增加電池反應時間和反應效率時，數字泵控制系統中的控制器給出一個信號，控制氧化劑控制閥調大開度以及控制燃料泵和氧化劑泵以較大的速度運轉，以增加氧化劑的流量，則供氣流量以及反應時間和反應效率也得到相應的增加。與現有技術相比，本實用新型具有如下優點與有益效果I、本實用新型實現閥和泵的實時控制，有效的減少了能源的消耗；同時，能使燃料電池的反應時間和反應效率得到有效控制。2、本實用新型的數字泵控制系統及工作方法克服了現有供氣系統中泵全速運轉造成能源浪費的不足，同時也解決了閥門開度的突然變化導致局部壓力驟變，造成部件損壞的問題。
圖I是本實用新型數字泵控制系統的結構示意圖；圖2是本實用新型數字泵控制系統的工作方法流程圖；其中，I為燃料閥、2為氧化劑控制閥、3為燃料泵、4為氧化劑泵、5為控制器。
具體實施方式
以下結合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的描述。實施例本實用新型數字泵控制系統的結構示意圖如圖I所示，輸入端連接提供氫氣的燃料供給部和提供氧氣的氧化劑供給部，輸出端連接燃料電池。該控制系統包括燃料閥I、燃料泵3、氧化劑控制閥2、氧化劑泵4和控制器5，控制器採用西儀化(北京)科技有限公司生產的型號為KL61/PC-F40的控制器；其中，氧化劑控制閥2、燃料泵3和氧化劑泵4分別與控制器5信號連接。燃料泵3和氧化劑泵4均採用數字泵。燃料供給部、燃料閥I和燃料泵3之間依次通過管道連接，氫氣通過管道流入燃料閥I，然後流向燃料泵3，最後由燃料泵3送到燃料電池；氧化劑供給部、氧化劑控制閥2和氧化劑泵4之間依次通過管道連接，氧氣通過管道流入氧化劑控制閥2，然後流向氧化劑泵4，最後由氧化劑泵4送到燃料電池。本實用新型數字泵控制系統可根據供氣流量和壓力要求對氧化劑控制閥2的開度以及燃料泵3和氧化劑泵4的轉速進行實時控制，使供氣流量和壓力達到燃料電池供氣系統的要求。本實用新型數字泵控制系統的工作方法流程圖如圖2所示，包括如下步驟第一步，燃料閥按固定的開度打開，燃料泵以設定的初速度運轉，氧化劑控制閥按設定開度打開，氧化劑泵以設定的初速度運轉； 第二步，控制器控制氧化劑控制閥的開度和燃料泵、氧化劑泵的泵送速度，以實現對燃料電池的反應時間和反應效率的控制。 在第二步中，控制器控制氧化劑控制閥的開度和燃料泵、氧化劑泵的泵送速度是指①當需要加快燃料電池反應時間和反應效率時，控制器發出加快信號，控制燃料泵和氧化劑泵的泵送速度加快，同時控制氧化劑控制閥的開度增大；②當需要減慢燃料電池反應時間和反應效率時，控制器發出減慢信號，控制燃料泵和氧化劑泵的泵送速度減慢，同時控制氧化劑控制閥的開度減小。其中，控制器控制燃料泵、氧化劑泵的泵送速度是指控制燃料泵、氧化劑泵的轉速。上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種燃料電池供氣系統的數字泵控制系統，輸入端連接燃料供給部和氧化劑供給部，輸出端連接燃料電池，其特徵在於，包括燃料閥、燃料泵、氧化劑控制閥、氧化劑泵和控制器；所述氧化劑控制閥、燃料泵和氧化劑泵分別與控制器信號連接；所述燃料供給部、燃料閥和燃料泵依次連接；所述氧化劑供給部、氧化劑控制閥和氧化劑泵依次連接；所述燃料泵和氧化劑泵連接燃料電池。
2.根據權利要求I所述的燃料電池供氣系統的數字泵控制系統，其特徵在於，所述燃料泵和氧化劑泵均採用數字泵。
3.根據權利要求I或2所述的燃料電池供氣系統的數字泵控制系統，其特徵在於，所述燃料供給部是指容納燃料為氫氣的容器。
4.根據權利要求I或2所述的燃料電池供氣系統的數字泵控制系統，其特徵在於，所述氧化劑供給部是指容納氧化劑為氧氣的容器。
5.根據權利要求I所述的燃料電池供氣系統的數字泵控制系統，其特徵在於，所述燃料供給部、燃料閥和燃料泵之間依次通過管道連接；所述氧化劑供給部、氧化劑控制閥和氧化劑泵之間依次通過管道連接。
專利摘要本實用新型提供一種燃料電池供氣系統的數字泵控制系統，該系統輸入端連接燃料供給部和氧化劑供給部，輸出端連接燃料電池，系統包括燃料閥、燃料泵、氧化劑控制閥、氧化劑泵和控制器；氧化劑控制閥、燃料泵和氧化劑泵分別與控制器信號連接；燃料供給部、燃料閥和燃料泵依次連接；所述氧化劑供給部、氧化劑控制閥和氧化劑泵依次連接；燃料泵和氧化劑泵連接燃料電池。本實用新型的控制系統實現閥和泵的實時控制，有效的減少了能源的消耗；同時，能使燃料電池的反應時間和反應效率得到有效控制。該系統克服了現有供氣系統中泵全速運轉造成能源浪費的不足，同時也解決了閥門開度的突然變化導致局部壓力驟變，造成部件損壞的問題。
文檔編號F04B49/06GK202695627SQ20122027676
公開日2013年1月23日 申請日期2012年6月12日 優先權日2012年6月12日
發明者劉亞俊, 車延明, 唐電, 朱旭 申請人:佛山市海卓瑞流體控制工程有限公司