1.本發(fā)明涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種燃料電池吹掃系統(tǒng)和應(yīng)用該燃料電池吹掃系統(tǒng)的吹掃方法。

背景技術(shù)：

2.燃料電池是一種用于將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電裝置。為了避免燃料電池在停機(jī)后陽(yáng)極容腔內(nèi)的殘余氫氣和陰極空氣繼續(xù)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)（繼續(xù)發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)，會(huì)延長(zhǎng)燃料電池系統(tǒng)開路高電壓的存在時(shí)間，從而縮減燃料電池的使用壽命），并吹走陽(yáng)極容腔內(nèi)殘余的冷凝水（當(dāng)外界環(huán)境較冷時(shí)，冷凝水在燃料電池冷啟動(dòng)時(shí)會(huì)造成氫氣循環(huán)泵和排水閥的凍結(jié)，造成冷啟動(dòng)失?。剂想姵卦谕C(jī)時(shí)需要進(jìn)行吹掃處理，但是相關(guān)技術(shù)中的吹掃處理方式存在出現(xiàn)氫氧界面的問題，會(huì)縮減燃料電池的使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

3.本發(fā)明是基于發(fā)明人對(duì)以下事實(shí)和問題的發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)做出的：相關(guān)技術(shù)中，燃料電池在停機(jī)時(shí)多采用陰極空氣吹掃陽(yáng)極容腔的方式，吹送的過程中，陰極空氣會(huì)和陽(yáng)極容腔內(nèi)的氫氣相遇并形成氫氧界面，從而容易促使陰極產(chǎn)生水電解現(xiàn)象和碳腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，縮減了燃料電池的使用壽命。

4.另外，吹送完成后，陽(yáng)極容腔內(nèi)會(huì)存留空氣，當(dāng)再次啟動(dòng)燃料電池時(shí)，通入的氫氣會(huì)與存留的空氣相遇，從而也容易形成氫氧界面的問題。

5.相關(guān)技術(shù)中，也存在燃料電池在停機(jī)時(shí)采用陽(yáng)極氫氣的吹掃陽(yáng)極容腔的方式，但是在長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)時(shí)后，仍然不能避免空氣逐漸滲透進(jìn)入陽(yáng)極容腔，當(dāng)再次啟動(dòng)燃料電池時(shí)，不能避免氫氧界面的形成。

6.本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

7.為此，本發(fā)明實(shí)施例提出一種燃料電池吹掃系統(tǒng)，該燃料電池吹掃系統(tǒng)避免了氫氧界面的產(chǎn)生，延長(zhǎng)了燃料電池的使用壽命。

8.本發(fā)明實(shí)施例還提出一種基于上述燃料電池吹掃系統(tǒng)的燃料電池吹掃方法。

9.本發(fā)明實(shí)施例的燃料電池吹掃系統(tǒng)包括：電堆，所述電堆具有陽(yáng)極和陰極；空壓機(jī)，所述空壓機(jī)與所述電堆的陰極相連并適于向所述電堆的陰極通入空氣；氮?dú)夥蛛x器，所述氮?dú)夥蛛x器連接在所述空壓機(jī)和所述電堆的陽(yáng)極之間，所述氮?dú)夥蛛x器適于分離空氣中的氮?dú)猓龅獨(dú)膺m于通入所述電堆的陽(yáng)極；旁通管路，所述旁通管路與所述電堆并聯(lián)布置，且所述旁通管路的一端連接在所述空壓機(jī)和所述電堆之間，所述旁通管路適于分流所述空壓機(jī)流出的部分空氣以避免所述空壓機(jī)喘振；傳感器，所述傳感器與所述氮?dú)夥蛛x器相連，所述傳感器適于檢測(cè)所述氮?dú)夥蛛x器分離的所述氮?dú)庵械难鯕鉂舛?，若所述氧氣濃度小于設(shè)定閾值，所述氮?dú)饪赏ㄈ胨鲭姸训年?yáng)極。

10.本發(fā)明實(shí)施例的燃料電池吹掃系統(tǒng)避免了氫氧界面的產(chǎn)生，延長(zhǎng)了燃料電池的使用壽命。

11.在一些實(shí)施例中，燃料電池吹掃系統(tǒng)包括汽水分離器和循環(huán)管路，所述循環(huán)管路與所述電堆的陽(yáng)極并聯(lián)布置，所述汽水分離器設(shè)于所述循環(huán)管路，所述汽水分離器適于分離所述電堆的陽(yáng)極排出的氣體中的液體，所述循環(huán)管路適于將經(jīng)所述汽水分離器分離后的氣體導(dǎo)入所述電堆的陽(yáng)極以實(shí)現(xiàn)氫氣的再利用。

12.在一些實(shí)施例中，燃料電池吹掃系統(tǒng)包括第一閥，所述第一閥具有第一進(jìn)口、第一出口和第二出口，所述第一閥通過所述第一進(jìn)口和所述第一出口串接在所述旁通管路上，且所述第一閥通過所述第一進(jìn)口和所述第二出口串接在所述空壓機(jī)和所述氮?dú)夥蛛x器之間。

13.在一些實(shí)施例中，燃料電池吹掃系統(tǒng)包括第一管和第二管，所述第一管與所述電堆的陰極連通，所述空壓機(jī)設(shè)于所述第一管，所述第一管適于將所述空氣通入所述電堆，所述第二管與所述電堆的陰極連通，所述第二管適于排出所述電堆的陰極的氣體，所述旁通管路連接在所述第一管和所述第二管之間。

14.在一些實(shí)施例中，燃料電池吹掃系統(tǒng)包括第二閥，所述第二閥設(shè)于所述第二管，所述旁通管路和所述第二管的連接處位于所述第二閥和所述電堆之間。

15.在一些實(shí)施例中，燃料電池吹掃系統(tǒng)包括第三閥、第三管和第四管，所述第三閥具有第二進(jìn)口、第三出口和第四出口，所述第三管與所述第一閥的所述第二出口連通，所述氮?dú)夥蛛x器設(shè)于所述第一閥和所述第三閥之間，所述第三閥通過所述第二進(jìn)口和所述第三出口串接在所述第三管上，所述第四管的一端與所述電堆的陽(yáng)極連通，所述第四管的另一端與所述第三閥的所述第四出口連通。

16.在一些實(shí)施例中，燃料電池吹掃系統(tǒng)包括引射器和第四閥，所述引射器串接在所述第四管上，所述第四閥與所述第四管連通，且所述第四閥和所述第四管的連接處位于所述引射器和所述第三閥之間，所述第四閥適于與氫氣氣源相連。

17.在一些實(shí)施例中，燃料電池吹掃系統(tǒng)包括尾排管，所述第二管和所述第三管與所述尾排管連通。

18.在一些實(shí)施例中，燃料電池吹掃系統(tǒng)包括濾清器和中冷器，所述空壓機(jī)連接在所述濾清器和中冷器之間，所述濾清器適于過濾進(jìn)入所述空壓機(jī)的空氣，所述中冷器適于調(diào)節(jié)從所述空壓機(jī)排出的空氣的溫度。

19.在一些實(shí)施例中，所述氮?dú)夥蛛x器包括殼體和膜組，所述膜組適于將流入所述殼體的氣體分離為氧氣、二氧化碳和氮?dú)?，所述殼體設(shè)有第一口、第二口、第三口和第四口，所述第一口適于供所述氣體進(jìn)入，所述第二口適于所述氮?dú)馀懦?，所述第三口適于所述氧氣排出，所述第四口適于所述二氧化碳排出。

20.在一些實(shí)施例中，所述膜組包括多個(gè)分離管，所述分離管的材質(zhì)為聚砜材料。

21.本發(fā)明實(shí)施例的燃料電池吹掃方法包括以下步驟：接通旁通管路，啟動(dòng)空壓機(jī)并向電堆的陰極通入空氣；將氮?dú)夥蛛x器和傳感器與空壓機(jī)連通；待傳感器檢測(cè)的氧氣濃度小于設(shè)定閾值后，將氮?dú)夥蛛x器和電堆的陽(yáng)極連通并向電堆的陽(yáng)極通入氮?dú)狻?br />
附圖說明

22.圖1是本發(fā)明實(shí)施例的燃料電池吹掃系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

23.圖2是圖1中氮?dú)夥蛛x器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

24.圖3是本發(fā)明實(shí)施例的空壓氣啟動(dòng)過程示意圖。

25.圖4是本發(fā)明實(shí)施例的傳感器檢測(cè)氮?dú)獾氖疽鈭D。

26.圖5是本發(fā)明實(shí)施例的氮?dú)馔ㄈ腚姸训年?yáng)極的示意圖。

27.圖6是本發(fā)明實(shí)施例的循環(huán)管路的使用示意圖。

28.附圖標(biāo)記：電堆1；空壓機(jī)2；氮?dú)夥蛛x器3；殼體301；模組302；環(huán)氧樹脂303；分離管304；第一口305；第二口306；第三口307；第四口308；旁通管路4；傳感器5；汽水分離器6；循環(huán)管路7；第一閥8；第一進(jìn)口801；第一出口802；第二出口803；第一管9；第二管10；第二閥11；第三閥12；第二進(jìn)口121；第三出口122；第四出口123；第三管13；第四管14；引射器15；第四閥16；尾排管17；第五閥18；濾清器19；中冷器20。

具體實(shí)施方式

29.下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

30.如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的燃料電池吹掃系統(tǒng)包括電堆1，空壓機(jī)2，氮?dú)夥蛛x器3，旁通管路4和傳感器5。

31.電堆1具有陽(yáng)極和陰極，如圖1所示，電堆1可以為氫燃料電池電堆1，陰極位于電堆1的左側(cè)，陽(yáng)極位于電堆1的右側(cè)。

32.空壓機(jī)2與電堆1的陰極相連并適于向電堆1的陰極通入空氣。如圖1所示，空壓機(jī)2即為空氣壓縮機(jī)，空壓機(jī)2與電堆1的陰極連通，空壓機(jī)2可以向電堆1的陰極供入空氣，從而滿足電堆1運(yùn)行和吹掃的需求。

33.氮?dú)夥蛛x器3連接在空壓機(jī)2和電堆1的陽(yáng)極之間，氮?dú)夥蛛x器3適于分離空氣中的氮?dú)?，氮?dú)膺m于通入電堆1的陽(yáng)極。如圖1所示，氮?dú)夥蛛x器3串聯(lián)在空壓機(jī)2和電堆1的陽(yáng)極之間，氮?dú)夥蛛x器3可以將空氣中的氮?dú)膺M(jìn)行分離，分離的氮?dú)饪梢酝ㄈ腚姸?的陽(yáng)極，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電堆1的陽(yáng)極的吹掃。

34.旁通管路4與電堆1并聯(lián)布置，且旁通管路4的一端連接在空壓機(jī)2和電堆1之間，旁通管路4適于分流空壓機(jī)2流出的部分空氣以避免空壓機(jī)2喘振。如圖1所示，電堆1的陰極進(jìn)口和陰極的出口均連接有管路，旁通管路4的一端與電堆1的陰極進(jìn)口的管路連通，旁通管路4的另一端與電堆1的陰極出口的管路連通。由此，當(dāng)啟動(dòng)空壓機(jī)2時(shí)，空壓機(jī)2排出的一部分空氣可以經(jīng)由旁通管路4流通，從而起到分流的效果，避免了空壓機(jī)2啟動(dòng)時(shí)容易喘振的情況，保證了運(yùn)行的穩(wěn)定性。

35.傳感器5與氮?dú)夥蛛x器3相連，傳感器5適于檢測(cè)氮?dú)夥蛛x器3分離的氮?dú)庵械难鯕鉂舛?，若氧氣濃度小于設(shè)定閾值，氮?dú)饪赏ㄈ腚姸?的陽(yáng)極。

36.如圖1所示，傳感器5可以為寬域氧濃度傳感器5，傳感器5與氮?dú)夥蛛x器3連通，傳感器5可以檢測(cè)氮?dú)夥蛛x器3出口氣體中氧氣的濃度，當(dāng)檢測(cè)的氧氣的濃度不超過5%（設(shè)定閾值）時(shí)，即可將分離的氮?dú)馔ㄈ腚姸?的陽(yáng)極?？梢岳斫獾氖?，在其他一些實(shí)施例中，設(shè)定

閾值也可以為1%至5%的任意數(shù)值，例如，設(shè)定閾值可以為1%、2%、3%、4%等。由此，保證了電堆1的陽(yáng)極通入的氮?dú)獾募兌?，避免了氮?dú)庵醒鹾枯^高而容易與陽(yáng)極中的氫氣繼續(xù)反應(yīng)的情況。

37.本發(fā)明實(shí)施例的燃料電池吹掃系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)在線制氮和對(duì)陽(yáng)極的氮?dú)獯祾?，從而避免了相關(guān)技術(shù)中空氣吹掃時(shí)容易產(chǎn)生氫氧界面的情況，進(jìn)而避免了陰極產(chǎn)生水電解和碳腐蝕的發(fā)生，延長(zhǎng)了燃料電池的使用壽命。

38.在一些實(shí)施例中，燃料電池吹掃系統(tǒng)包括汽水分離器6和循環(huán)管路7，循環(huán)管路7與電堆1的陽(yáng)極并聯(lián)布置，汽水分離器6設(shè)于循環(huán)管路7，汽水分離器6適于分離電堆1的陽(yáng)極排出的氣體中的液體，循環(huán)管路7適于將經(jīng)汽水分離器6分離后的氣體導(dǎo)入電堆1的陽(yáng)極以實(shí)現(xiàn)氫氣的再利用。

39.具體地，如圖1和圖6所示，循環(huán)管路7可以與電堆1的陽(yáng)極并聯(lián)布置，汽水分離器6串接在循環(huán)管路7上。使用時(shí)，汽水分離器6可以分離經(jīng)陽(yáng)極排出的氣體（氫氣）中的液體，分離的液體可以排出，分離的氫氣則可以沿著循環(huán)環(huán)路再次通入電堆1的陽(yáng)極，從而實(shí)現(xiàn)氫氣的循環(huán)利用，降低了成本。

40.在一些實(shí)施例中，燃料電池吹掃系統(tǒng)包括第一閥8，第一閥8具有第一進(jìn)口801、第一出口802和第二出口803，第一閥8通過第一進(jìn)口801和第一出口802串接在旁通管路4上，且第一閥8通過第一進(jìn)口801和第二出口803串接在空壓機(jī)2和氮?dú)夥蛛x器3之間。具體地，如圖1所示，第一閥8可以為三通閥，第一閥8的三個(gè)接口分別構(gòu)成第一進(jìn)口801、第一出口802和第二出口803。第一閥8的設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)管路的啟閉，滿足了吹掃系統(tǒng)不同階段的調(diào)控需要。

41.在一些實(shí)施例中，燃料電池吹掃系統(tǒng)包括第一管9和第二管10，第一管9與電堆1的陰極連通，空壓機(jī)2設(shè)于第一管9，第一管9適于將空氣通入電堆1，第二管10與電堆1的陰極連通，第二管10適于排出電堆1的陰極的氣體，旁通管路4連接在第一管9和第二管10之間。

42.具體地，如圖1和圖3所示，電堆1的陰極具有陰極進(jìn)口和陰極出口，第一管9與陰極進(jìn)口連通，第二管10與陰極出口連通，空壓機(jī)2連接在第一管9上。第一管9和第二管10的設(shè)置滿足了空氣的通入要求和陰極吹掃要求。如圖3所示，旁通管路4的一端與第一管9連通，旁通管路4的另一端與第二管10連通，第一閥8連接在旁通管路4上。

43.在一些實(shí)施例中，燃料電池吹掃系統(tǒng)包括第二閥11，第二閥11設(shè)于第二管10，旁通管路4和第二管10的連接處位于第二閥11和電堆1之間。如圖3所示，第二閥11可以為背壓閥，第二閥11連接在第二管10上，第二閥11可以實(shí)現(xiàn)對(duì)第二管10的流量大小的調(diào)節(jié)，從而滿足電堆1反應(yīng)速率調(diào)整對(duì)空氣流量的需求。

44.在一些實(shí)施例中，燃料電池吹掃系統(tǒng)包括第三閥12、第三管13和第四管14，第三閥12具有第二進(jìn)口121、第三出口122和第四出口123，第三管13與第一閥8的第二出口803連通，氮?dú)夥蛛x器3設(shè)于第一閥8和第三閥12之間，第三閥12通過第二進(jìn)口121和第三出口122串接在第三管13上，第四管14的一端與電堆1的陽(yáng)極連通，第四管14的另一端與第三閥12的第四出口123連通。

45.具體地，如圖1所示，第三管13與第一閥8連通，傳感器5連接在第三管13上，第三管13可以將氮?dú)夥蛛x器3分離的氣體輸送至傳感器5處，從而方便了對(duì)氧氣濃度的監(jiān)測(cè)。第三閥12可以為三通閥，第三閥12的三個(gè)接口分別構(gòu)成第二進(jìn)口121、第三出口122和第四出口

123。

46.第三閥12連接在第三管13上，第三閥12可以實(shí)現(xiàn)對(duì)第三管13的啟閉。第四管14的一端可以與第三閥12連通，第四管14的另一端可以與電堆1的陽(yáng)極的進(jìn)口連通。

47.由此，氮?dú)夥蛛x器分離的氮?dú)饪梢越?jīng)由第三閥12輸送至傳感器5處，也可以經(jīng)由第三閥12輸送至電堆1的陽(yáng)極，從而一方面滿足了吹掃系統(tǒng)不同階段的使用要求，另一方面也簡(jiǎn)化了吹掃系統(tǒng)的管路布置形式，有利于降低成本。

48.在一些實(shí)施例中，燃料電池吹掃系統(tǒng)包括引射器15和第四閥16，引射器15串接在第四管14上，第四閥16與第四管14連通，且第四閥16和第四管14的連接處位于引射器15和第三閥12之間，第四閥16適于與氫氣氣源相連。

49.具體地，如圖1、如圖5和圖6所示，引射器15連接在第四管14上，循環(huán)管路7與引射器15連通，使用時(shí)，汽水分離器6分離的氣體在引射器15的作用下可以再次被輸送至電堆1的陽(yáng)極，方便了對(duì)汽水分離器6分離的氣體的回收再利用，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)布置，降低了吹掃系統(tǒng)的成本。

50.如圖5和圖6所示，第四閥16可以連接在引射器15和第三閥12之間，第四閥16用于與氫氣氣源連通，氫氣可以依次經(jīng)由第四閥16、第四管14流入電堆1的陽(yáng)極。第四閥16則起到啟閉氫氣氣源和控制氫氣流量大小的作用。

51.在一些實(shí)施例中，燃料電池吹掃系統(tǒng)包括尾排管17，第二管10和第三管13與尾排管17連通。如圖1所示，第二管10和第三管13均與尾排管17連通，當(dāng)?shù)獨(dú)饬髦羵鞲衅?處時(shí)，多余的氮?dú)饪梢越?jīng)由尾排管17排出。從電堆1的陰極排出的氣體可以經(jīng)由第二管10排至尾排管17處。尾排管17可以實(shí)現(xiàn)廢氣的收集。

52.可選地，如圖1所示，汽水分離器6與第二管10連通，汽水分離器6分離的液體也可以排至尾排管17內(nèi)。汽水分離器6和第二管10之間的管路上可以設(shè)有第五閥18，第五閥18可以實(shí)現(xiàn)對(duì)管路的啟閉和流量大小的調(diào)整。

53.在一些實(shí)施例中，燃料電池吹掃系統(tǒng)包括濾清器19和中冷器20，空壓機(jī)2連接在濾清器19和中冷器20之間，濾清器19適于過濾進(jìn)入空壓機(jī)2的空氣，中冷器20適于調(diào)節(jié)從空壓機(jī)2排出的空氣的溫度。

54.如圖1所示，濾清器19和中冷器20可以均串接在第一管9上，其中濾清器19位于空壓機(jī)2的上游，中冷器20位于空壓機(jī)2的下游，濾清器19可以起到過濾空氣的作用，從而避免了雜質(zhì)進(jìn)入空壓機(jī)2內(nèi)的情況，保障了空壓機(jī)2運(yùn)行的穩(wěn)定性。中冷器20可以起到溫度調(diào)節(jié)的作用，使得從空壓機(jī)2內(nèi)輸出的空氣的溫度可以保持在50度至80度之間，由此，避免了輸入電堆1的陰極的空氣的溫度過低或溫度過高的情況，保證了電堆1的穩(wěn)定運(yùn)行。

55.在一些實(shí)施例中，氮?dú)夥蛛x器3包括殼體301和膜組，膜組適于將流入殼體301的氣體分離為氧氣、二氧化碳和氮?dú)?，殼體301設(shè)有第一口305、第二口306、第三口307和第四口308，第一口305適于供氣體進(jìn)入，第二口306適于氮?dú)馀懦?，第三?07適于氧氣排出，第四口308適于二氧化碳排出。

56.具體地，如圖2所示，殼體301可以為長(zhǎng)方體狀，第一口305可以設(shè)在殼體301的左側(cè)壁上，第二口306可以設(shè)在殼體301的右側(cè)壁上，第三口307可以設(shè)在殼體301的上側(cè)壁上，第四口308可以設(shè)在殼體301的下側(cè)壁上。

57.模組302可以通過多個(gè)分離管304組合而成，多個(gè)分離管304可以在上下方向并行

間隔排布，分離管304可以為中空纖維管，分離管304的管壁可以設(shè)有分離膜。模組302的左側(cè)可以通過環(huán)氧樹脂303固定在殼體301內(nèi)，模組302的右側(cè)也可以通過環(huán)氧樹脂303固定在殼體301內(nèi)。模組302和殼體301之間可以形成環(huán)形腔，環(huán)形腔位于模組302的左右兩側(cè)的環(huán)氧樹脂303之間，第一口305位于左側(cè)的環(huán)氧樹脂303的左側(cè)，第二口306位于右側(cè)的環(huán)形樹脂的右側(cè)，第三口307和第四口308位于兩個(gè)環(huán)氧樹脂303之間。

58.使用時(shí)，空氣可以經(jīng)由第一口305流入模組302內(nèi)，然后可以流入各個(gè)分離管304內(nèi)，由于不同氣體在分離管304中溶解度和擴(kuò)散系數(shù)的差異，導(dǎo)致不同氣體在分離管304中的滲透速率不同，在分離管304兩側(cè)壓差作用下，氧氣和二氧化碳的滲透率較快，其中分子量較小的氧氣可以經(jīng)由第三口307排出，分子量較大的二氧化碳可以經(jīng)由第四口308排出。滲透率較慢的氮?dú)鈩t會(huì)流動(dòng)至第二口306處并經(jīng)由第二口306排出。由此，實(shí)現(xiàn)了氮?dú)獾姆蛛x。

59.可選地，分離膜的材質(zhì)為聚砜材料。

60.下面描述本發(fā)明實(shí)施例的燃料電池吹掃方法。

61.本發(fā)明實(shí)施例的燃料電池吹掃方法包括以下步驟：s1：接通旁通管路4，啟動(dòng)空壓機(jī)2并向電堆1的陰極通入空氣。

62.具體地，如圖3所示，可以利用第一閥8將旁通管路4連通、將第三管13關(guān)閉。然后啟動(dòng)空壓機(jī)2，空壓機(jī)2輸出的一部分空氣可以經(jīng)由第一管9通入電堆1的陰極，然后經(jīng)由第二管10從電堆1的陰極排出，一部分空氣可以經(jīng)由旁通管路4直接排入第二管10。由此實(shí)現(xiàn)了空壓機(jī)2的無(wú)喘振啟動(dòng)。

63.s2：將氮?dú)夥蛛x器3和傳感器5與空壓機(jī)2連通。

64.具體地，如圖4所示，待空壓機(jī)2穩(wěn)定運(yùn)行后，保持旁通管路4的流通，然后利用第一閥8將第三管13連通，此時(shí)，空壓機(jī)2產(chǎn)生的空氣的一部分可以繼續(xù)流入電堆1的陰極，一部分則可以經(jīng)由第三管13流入氮?dú)夥蛛x器3內(nèi)，氮?dú)夥蛛x器3產(chǎn)生的氮?dú)饪梢越?jīng)由第三管13流至傳感器5處，最后可以被收集至尾排管17內(nèi)。

65.需要說明的是，本步驟中，需要通過第三閥12將氮?dú)夥蛛x器3和傳感器5連通，通過第三閥12將第四管14關(guān)閉。

66.s3：待傳感器5檢測(cè)的氧氣濃度小于設(shè)定閾值后，將氮?dú)夥蛛x器3和電堆1的陽(yáng)極連通并向電堆1的陽(yáng)極通入氮?dú)狻?br />
67.具體地，傳感器5可以實(shí)時(shí)對(duì)氮?dú)庵械难鯕鉂舛冗M(jìn)行檢測(cè)，待氮?dú)庵械难鯕鉂舛刃∮谠O(shè)定閾值后，如圖5所示，可以利用第三閥12將通向傳感器5的氮?dú)夤苈逢P(guān)閉，并將通向電堆1的陽(yáng)極的第四管14接通。由此，氮?dú)夥蛛x器3分離的氮?dú)饪梢员惠斔椭岭姸?的陽(yáng)極，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電堆1的陽(yáng)極的吹掃。吹掃完畢后，將第一閥8、第二閥11、第三閥12關(guān)閉即可。

68.待需要啟動(dòng)電堆1時(shí)，如圖6所示，可以開啟第四閥16和第五閥18，氫氣經(jīng)由第四閥16通入電堆1的陰極，汽水分離器6分離的氫氣在引射器15的作用下可以重新排入電堆1的陽(yáng)極，汽水分離器6分離的液體可以經(jīng)由第五閥18排入第二管10內(nèi)，最后匯流至尾排管17中。

69.本發(fā)明實(shí)施例的燃料電池吹掃系統(tǒng)和對(duì)應(yīng)的吹掃方法具有以下有益效果：（1）相關(guān)技術(shù)中的燃料電池停機(jī)后會(huì)持續(xù)緩慢的發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，一方面開路高電位會(huì)造成催化劑降解，減低燃料電池壽命；另一方面，在冬季冷啟動(dòng)時(shí)，停機(jī)后持續(xù)緩慢

電化學(xué)反應(yīng)，破壞了停機(jī)吹掃對(duì)膜電極水含量的標(biāo)定，造成膜電極上水含量增多，造成下次冷啟動(dòng)失敗。本發(fā)明的技術(shù)方案解決了停機(jī)后陽(yáng)極與陰極持續(xù)電化學(xué)反應(yīng)的問題，保證了燃料電池冷啟動(dòng)的穩(wěn)定性。

70.（2）解決了停機(jī)與開機(jī)時(shí)陽(yáng)極氫氧界面的問題。采用本技術(shù)方案，在停機(jī)后和開機(jī)前陽(yáng)極容腔內(nèi)僅有氮?dú)猓粫?huì)出現(xiàn)氫氧界面并進(jìn)而造成陰極碳腐蝕和燃料電池快速衰減等問題。

71.（3）本技術(shù)方案充分利用燃料電池系統(tǒng)上現(xiàn)有設(shè)備和現(xiàn)有操作條件，實(shí)現(xiàn)了在線制備氮?dú)?，滿足了燃料電池系統(tǒng)陽(yáng)極吹掃需求，同時(shí)避免了額外的功率消耗。

72.在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

73.此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是至少兩個(gè)，例如兩個(gè)，三個(gè)等，除非另有明確具體地限定。

74.在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接或彼此可通訊；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

75.在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征

?“

上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

76.在本說明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、

?“

示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

77.盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。技術(shù)特征：

1.一種燃料電池吹掃系統(tǒng)，其特征在于，包括：電堆，所述電堆具有陽(yáng)極和陰極；空壓機(jī)，所述空壓機(jī)與所述電堆的陰極相連并適于向所述電堆的陰極通入空氣；氮?dú)夥蛛x器，所述氮?dú)夥蛛x器連接在所述空壓機(jī)和所述電堆的陽(yáng)極之間，所述氮?dú)夥蛛x器適于分離空氣中的氮?dú)?，所述氮?dú)膺m于通入所述電堆的陽(yáng)極；旁通管路，所述旁通管路與所述電堆并聯(lián)布置，且所述旁通管路的一端連接在所述空壓機(jī)和所述電堆之間，所述旁通管路適于分流所述空壓機(jī)流出的部分空氣以避免所述空壓機(jī)喘振；傳感器，所述傳感器與所述氮?dú)夥蛛x器相連，所述傳感器適于檢測(cè)所述氮?dú)夥蛛x器分離的所述氮?dú)庵械难鯕鉂舛?，若所述氧氣濃度小于設(shè)定閾值，所述氮?dú)饪赏ㄈ胨鲭姸训年?yáng)極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池吹掃系統(tǒng)，其特征在于，包括汽水分離器和循環(huán)管路，所述循環(huán)管路與所述電堆的陽(yáng)極并聯(lián)布置，所述汽水分離器設(shè)于所述循環(huán)管路，所述汽水分離器適于分離所述電堆的陽(yáng)極排出的氣體中的液體，所述循環(huán)管路適于將經(jīng)所述汽水分離器分離后的氣體導(dǎo)入所述電堆的陽(yáng)極以實(shí)現(xiàn)氫氣的再利用。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池吹掃系統(tǒng)，其特征在于，包括第一閥，所述第一閥具有第一進(jìn)口、第一出口和第二出口，所述第一閥通過所述第一進(jìn)口和所述第一出口串接在所述旁通管路上，且所述第一閥通過所述第一進(jìn)口和所述第二出口串接在所述空壓機(jī)和所述氮?dú)夥蛛x器之間。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池吹掃系統(tǒng)，其特征在于，包括第一管和第二管，所述第一管與所述電堆的陰極連通，所述空壓機(jī)設(shè)于所述第一管，所述第一管適于將所述空氣通入所述電堆，所述第二管與所述電堆的陰極連通，所述第二管適于排出所述電堆的陰極的氣體，所述旁通管路連接在所述第一管和所述第二管之間。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料電池吹掃系統(tǒng)，其特征在于，包括第二閥，所述第二閥設(shè)于所述第二管，所述旁通管路和所述第二管的連接處位于所述第二閥和所述電堆之間。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料電池吹掃系統(tǒng)，其特征在于，包括第三閥、第三管和第四管，所述第三閥具有第二進(jìn)口、第三出口和第四出口，所述第三管與所述第一閥的所述第二出口連通，所述氮?dú)夥蛛x器設(shè)于所述第一閥和所述第三閥之間，所述第三閥通過所述第二進(jìn)口和所述第三出口串接在所述第三管上，所述第四管的一端與所述電堆的陽(yáng)極連通，所述第四管的另一端與所述第三閥的所述第四出口連通。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池吹掃系統(tǒng)，其特征在于，包括引射器和第四閥，所述引射器串接在所述第四管上，所述第四閥與所述第四管連通，且所述第四閥和所述第四管的連接處位于所述引射器和所述第三閥之間，所述第四閥適于與氫氣氣源相連。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池吹掃系統(tǒng)，其特征在于，包括尾排管，所述第二管和所述第三管與所述尾排管連通。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池吹掃系統(tǒng)，其特征在于，包括濾清器和中冷器，所述空壓機(jī)連接在所述濾清器和中冷器之間，所述濾清器適于過濾進(jìn)入所述空壓機(jī)的空氣，所述中冷器適于調(diào)節(jié)從所述空壓機(jī)排出的空氣的溫度。10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的燃料電池吹掃系統(tǒng)，其特征在于，所述氮?dú)夥蛛x

器包括殼體和膜組，所述膜組適于將流入所述殼體的氣體分離為氧氣、二氧化碳和氮?dú)猓鰵んw設(shè)有第一口、第二口、第三口和第四口，所述第一口適于供所述氣體進(jìn)入，所述第二口適于所述氮?dú)馀懦?，所述第三口適于所述氧氣排出，所述第四口適于所述二氧化碳排出。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃料電池吹掃系統(tǒng)，其特征在于，所述膜組包括多個(gè)分離管，所述分離管的材質(zhì)為聚砜材料。12.一種基于權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的燃料電池吹掃系統(tǒng)的燃料電池吹掃方法，其特征在于，包括以下步驟：接通旁通管路，啟動(dòng)空壓機(jī)并向電堆的陰極通入空氣；將氮?dú)夥蛛x器和傳感器與空壓機(jī)連通；待傳感器檢測(cè)的氧氣濃度小于設(shè)定閾值后，將氮?dú)夥蛛x器和電堆的陽(yáng)極連通并向電堆的陽(yáng)極通入氮?dú)狻?br />
技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種燃料電池吹掃系統(tǒng)和吹掃方法，燃料電池吹掃系統(tǒng)包括電堆，空壓機(jī)，氮?dú)夥蛛x器，旁通管路和傳感器，電堆具有陽(yáng)極和陰極；空壓機(jī)與電堆的陰極相連并適于向電堆的陰極通入空氣，氮?dú)夥蛛x器連接在空壓機(jī)和電堆的陽(yáng)極之間，氮?dú)夥蛛x器適于分離空氣中的氮?dú)?，氮?dú)膺m于通入電堆的陽(yáng)極，旁通管路與電堆并聯(lián)布置，且旁通管路的一端連接在空壓機(jī)和電堆之間，旁通管路適于分流空壓機(jī)流出的部分空氣以避免空壓機(jī)喘振，傳感器與氮?dú)夥蛛x器相連，傳感器適于檢測(cè)氮?dú)夥蛛x器分離的氮?dú)庵械难鯕鉂舛?，若氧氣濃度小于設(shè)定閾值，氮?dú)饪赏ㄈ腚姸训年?yáng)極。本發(fā)明的燃料電池吹掃系統(tǒng)避免了氫氧界面的產(chǎn)生，延長(zhǎng)了燃料電池的使用壽命。命。命。

技術(shù)研發(fā)人員：王雪娥 王黎明 杜永昂 陳璐

受保護(hù)的技術(shù)使用者：寧波綠動(dòng)氫能科技研究院有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.03.18

技術(shù)公布日：2022/4/15