專利名稱：燃料電池供氣系統(tǒng)的數(shù)字泵控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種燃料電池供氣系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種燃料電池供氣系統(tǒng)的數(shù)字泵控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
燃料電池是一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，由于其環(huán)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(qū)、工廠、大型建筑的獨立電站。燃料電池是由一個負(fù)充電的電極(陽極)、一個正充電的電極(陰極)和一個電解質(zhì)膜組成。燃料在陽極氧化，氧化劑在陰極還原。只要持續(xù)不斷地供給燃料和氧化劑，燃料電池就能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不斷地產(chǎn)生電能。目前，燃料電池的供氣系統(tǒng)主要采用閥和泵(壓縮機(jī))的組合來實現(xiàn)，利用閥的開度來實現(xiàn)燃料和氧化劑的供給。然而，在此期間供氣系統(tǒng)的泵都是以全速來運轉(zhuǎn)，這樣不僅造成能源的浪費，還不利于能源的環(huán)保節(jié)約。同時，閥門開度的突然變化，還會造成局部壓力驟變，導(dǎo)致部件的損壞，這對燃料電池的發(fā)展都是不利的。針對上述對燃料電池供氣系統(tǒng)提出的缺點，現(xiàn)有必要對燃料電池供氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化控制，合理控制閥的開度和泵的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)燃料和氧化劑的可調(diào)節(jié)流量的供給。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點與不足，提供一種燃料電池供氣系統(tǒng)的數(shù)字泵控制系統(tǒng)，該數(shù)字泵控制系統(tǒng)以解決現(xiàn)有燃料電池供氣系統(tǒng)的不足，根據(jù)供氣流量和壓力的要求對系統(tǒng)控制閥的開度和泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行實時控制，以實現(xiàn)燃料電池反應(yīng)物的可調(diào)節(jié)流量的供給，并有效的減少了系統(tǒng)能源的消耗。為了達(dá)到上述目的，本實用新型通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)一種燃料電池供氣系統(tǒng)的數(shù)字泵控制系統(tǒng)，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，其特征在于，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(shù)字泵控制系統(tǒng)中的控制器可根據(jù)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(zhuǎn)速進(jìn)行實時控制，使供氣流量和壓力達(dá)到燃料電池供氣系統(tǒng)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采用數(shù)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(xiàn)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，然后流向燃料泵，最后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，然后流向氧化劑泵，最后由氧化劑泵送到燃料電池。上述燃料電池供氣系統(tǒng)的數(shù)字泵控制系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，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(shè)定的初速度運轉(zhuǎn)，氧化劑控制閥按設(shè)定開度打開，氧化劑泵以設(shè)定的初速度運轉(zhuǎn)；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(xiàn)對燃料電池的反應(yīng)時間和反應(yīng)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(dāng)需要加快燃料電池反應(yīng)時間和反應(yīng)效率時，控制器發(fā)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(dāng)需要減慢燃料電池反應(yīng)時間和反應(yīng)效率時，控制器發(fā)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(zhuǎn)速。本實用新型的數(shù)字泵控制系統(tǒng)是這樣工作的燃料電池供氣系統(tǒng)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(zhuǎn)，燃料電池供氣系統(tǒng)系統(tǒng)中燃料電池持續(xù)發(fā)電。當(dāng)供氣系統(tǒng)需要供氣流量比較小或需要減少電池反應(yīng)時間和反應(yīng)效率時，數(shù)字泵控制系統(tǒng)中的控制器給出一個信號，控制氧化劑控制閥調(diào)小開度以及控制燃料泵和氧化劑泵以較小的速度運轉(zhuǎn)，以減少氧化劑的流量，則供氣流量以及反應(yīng)時間和反應(yīng)效率也得到相應(yīng)的減少；當(dāng)供氣系統(tǒng)需要供氣流量比較大或需要增加電池反應(yīng)時間和反應(yīng)效率時，數(shù)字泵控制系統(tǒng)中的控制器給出一個信號，控制氧化劑控制閥調(diào)大開度以及控制燃料泵和氧化劑泵以較大的速度運轉(zhuǎn)，以增加氧化劑的流量，則供氣流量以及反應(yīng)時間和反應(yīng)效率也得到相應(yīng)的增加。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下優(yōu)點與有益效果I、本實用新型實現(xiàn)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(yīng)時間和反應(yīng)效率得到有效控制。2、本實用新型的數(shù)字泵控制系統(tǒng)及工作方法克服了現(xiàn)有供氣系統(tǒng)中泵全速運轉(zhuǎn)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(dǎo)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(shù)字泵控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型數(shù)字泵控制系統(tǒng)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(jié)合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。實施例本實用新型數(shù)字泵控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(tǒng)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，控制器采用西儀化(北京)科技有限公司生產(chǎn)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均采用數(shù)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，然后流向燃料泵3，最后由燃料泵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，然后流向氧化劑泵4，最后由氧化劑泵4送到燃料電池。本實用新型數(shù)字泵控制系統(tǒng)可根據(jù)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(zhuǎn)速進(jìn)行實時控制，使供氣流量和壓力達(dá)到燃料電池供氣系統(tǒng)的要求。本實用新型數(shù)字泵控制系統(tǒng)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(shè)定的初速度運轉(zhuǎn)，氧化劑控制閥按設(shè)定開度打開，氧化劑泵以設(shè)定的初速度運轉(zhuǎn)； 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(xiàn)對燃料電池的反應(yīng)時間和反應(yīng)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(dāng)需要加快燃料電池反應(yīng)時間和反應(yīng)效率時，控制器發(fā)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(dāng)需要減慢燃料電池反應(yīng)時間和反應(yīng)效率時，控制器發(fā)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(zhuǎn)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并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(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種燃料電池供氣系統(tǒng)的數(shù)字泵控制系統(tǒng)，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，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求I所述的燃料電池供氣系統(tǒng)的數(shù)字泵控制系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料泵和氧化劑泵均采用數(shù)字泵。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的燃料電池供氣系統(tǒng)的數(shù)字泵控制系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料供給部是指容納燃料為氫氣的容器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的燃料電池供氣系統(tǒng)的數(shù)字泵控制系統(tǒng)，其特征在于，所述氧化劑供給部是指容納氧化劑為氧氣的容器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃料電池供氣系統(tǒng)的數(shù)字泵控制系統(tǒng)，其特征在于，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(tǒng)的數(shù)字泵控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)實現(xiàn)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(yīng)時間和反應(yīng)效率得到有效控制。該系統(tǒng)克服了現(xiàn)有供氣系統(tǒng)中泵全速運轉(zhuǎn)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(dǎo)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(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
發(fā)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