一种燃料电池氢气回收装置、控制方法及燃料电池与流程

本发明属于燃料电池，具体涉及一种燃料电池氢气回收装置、控制方法及燃料电池。

背景技术：

1、氢燃料电池是通过把氢和氧分别供给阳极和阴极，通过氧化还原反应把化学能直接转化为电能的电化学发电装置，燃料电池系统对氢气的需求量更加庞大，在氢燃料供氢子系统中，氢气安全阀、水汽分离器中排气阀和电堆远端排氢阀排出的氢气直接通过尾排排放到大气当中，这部分氢气的排放不但造成氢气的浪费，在排放的过程中如果遇到明火可能造成危险的存在，降低了氢气的利用率和增加了氢燃料电池系统在使用中的风险。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的不足，本发明提供一种燃料电池氢气回收装置、控制方法及燃料电池，提高了氢气回收利用率，降低了尾排氢气排放浓度过高导致的安全风险，保障了燃料电池系统的稳定运行，提高了燃料电池系统的性能。

2、为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、第一方面，提供一种燃料电池氢气回收装置，包括：用于回收燃料电池尾排管路中的氢气的固态储氢吸附装置，所述固态储氢吸附装置的氢气回收口分别与安全阀的出口、水汽分离器的第一气体出口、燃料电池的电堆远端排氢口连接；其中，所述安全阀的入口与燃料电池的电堆氢气进口管路连接，所述水汽分离器的入口与电堆氢气循环管路连接；所述固态储氢吸附装置的氢气出口与燃料电池的电堆氢气进口管路连接；所述固态储氢吸附装置的尾气出口与尾排管路连接；所述固态储氢吸附装置还包括热介质循环管路，所述热介质循环管路用于对所述固态储氢吸附装置进行加热，以释放并回收吸附的氢气。

4、进一步地，还包括安装在燃料电池的电堆氢气进口管路中的引射器，所述引射器的出口分别与安全阀的进口、燃料电池的电堆氢气进口连接；所述引射器的第一进口经进氢比例阀组、板式换热器与高压储氢系统连接。

5、进一步地，所述板式换热器的热介质入口与电堆冷却液出口管路连接，用于回收电堆释放的热量为高压储氢系统释放的氢气预热。

6、进一步地，还包括氢气循环泵，所述氢气循环泵的出口与引射器的第二进口连接；所述氢气循环泵的进口与所述水汽分离器的第二气体出口连接。

7、进一步地，所述固态储氢吸附装置的氢气出口与引射器的第二进口连接。

8、进一步地，还包括四通阀组，所述固态储氢吸附装置的氢气回收口通过所述四通阀组分别与安全阀的出口、水汽分离器的第一气体出口、燃料电池的电堆远端排氢口连接。

9、进一步地，所述热介质循环管路与与电堆冷却液循环管路连接，用于回收电堆释放的热量为所述固态储氢吸附装置加热，以释放并回收吸附的氢气。

10、进一步地，还包括设置在所述尾排管路中的尾排消音器，所述尾排消音器的进口分别与所述固态储氢吸附装置的尾气出口、所述水汽分离器的液体出口连接；所述尾排消音器的出口与尾排口连接。

11、第二方面，提供一种燃料电池氢气回收控制方法，基于第一方面所述的燃料电池氢气回收装置，包括：所述固态储氢吸附装置接收排放气，并吸附其中的氢气；其中，所述排放气来自安全阀的出口、水汽分离器的第一气体出口和/或燃料电池的电堆远端排氢口；当所述固态储氢吸附装置的温度、压力大于第一阈值时，停止接收排放气，同时，打开热介质循环管路，用于对所述固态储氢吸附装置进行加热，以释放并回收吸附的氢气；当所述固态储氢吸附装置的温度、压力小于第二阈值时，关闭热介质循环管路，并重新接收排放气，进行下一轮的氢气回收。

12、第三方面，提供一种燃料电池，其特征在于，所述燃料电池配置有第一方面所述的燃料电池氢气回收装置。

13、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明通过将用于回收燃料电池尾排管路中的氢气的固态储氢吸附装置的氢气回收口分别与安全阀的出口、水汽分离器的第一气体出口、燃料电池的电堆远端排氢口连接；固态储氢吸附装置的氢气出口与燃料电池的电堆氢气进口管路连接；固态储氢吸附装置的尾气出口与尾排管路连接；热介质循环管路用于对固态储氢吸附装置进行加热，以释放并回收吸附的氢气；提高了氢气回收利用率，降低了尾排氢气排放浓度过高导致的安全风险，保障了燃料电池系统的稳定运行，提高了燃料电池系统的性能。

技术特征：

1.一种燃料电池氢气回收装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的燃料电池氢气回收装置，其特征在于，还包括安装在燃料电池的电堆氢气进口管路中的引射器(4)，所述引射器(4)的出口分别与安全阀的进口、燃料电池的电堆氢气进口连接；所述引射器(4)的第一进口经进氢比例阀组(3)、板式换热器(2)与高压储氢系统(1)连接。

3.根据权利要求2所述的燃料电池氢气回收装置，其特征在于，所述板式换热器(2)的热介质入口与电堆冷却液出口管路(17)连接，用于回收电堆释放的热量为高压储氢系统(1)释放的氢气预热。

4.根据权利要求2所述的燃料电池氢气回收装置，其特征在于，还包括氢气循环泵(8)，所述氢气循环泵(8)的出口与引射器(4)的第二进口连接；所述氢气循环泵(8)的进口与所述水汽分离器(7)的第二气体出口连接。

5.根据权利要求2所述的燃料电池氢气回收装置，其特征在于，所述固态储氢吸附装置(12)的氢气出口与引射器(4)的第二进口连接。

6.根据权利要求1所述的燃料电池氢气回收装置，其特征在于，还包括四通阀组(11)，所述固态储氢吸附装置(12)的氢气回收口通过所述四通阀组(11)分别与安全阀(5)的出口、水汽分离器(7)的第一气体出口、燃料电池的电堆远端排氢口(6)连接。

7.根据权利要求1所述的燃料电池氢气回收装置，其特征在于，所述热介质循环管路与与电堆冷却液循环管路连接，用于回收电堆释放的热量为所述固态储氢吸附装置(12)加热，以释放并回收吸附的氢气。

8.根据权利要求1所述的燃料电池氢气回收装置，其特征在于，还包括设置在所述尾排管路中的尾排消音器(14)，所述尾排消音器(14)的进口分别与所述固态储氢吸附装置(12)的尾气出口、所述水汽分离器(7)的液体出口连接；所述尾排消音器(14)的出口与尾排口(20)连接。

9.一种燃料电池氢气回收控制方法，其特征在于，基于权利要求1～8任一项所述的燃料电池氢气回收装置，包括：

10.一种燃料电池，其特征在于，所述燃料电池配置有权利要求1～8任一项所述的燃料电池氢气回收装置。

技术总结
本发明公开了一种燃料电池氢气回收装置、控制方法及燃料电池，装置包括：用于回收燃料电池尾排管路中的氢气的固态储氢吸附装置，其氢气回收口分别与安全阀的出口、水汽分离器的第一气体出口、燃料电池的电堆远端排氢口连接；安全阀的入口与燃料电池的电堆氢气进口管路连接，水汽分离器的入口与电堆氢气循环管路连接；固态储氢吸附装置的氢气出口与燃料电池的电堆氢气进口管路连接，尾气出口与尾排管路连接；热介质循环管路用于对固态储氢吸附装置进行加热，以释放并回收吸附的氢气。本发明提高了氢气回收利用率，降低了尾排氢气排放浓度过高导致的安全风险，保障了燃料电池系统的稳定运行，提高了燃料电池系统的性能。

技术研发人员：张振旺,王佳,薛琼
受保护的技术使用者：上海徐工智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22