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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114284525A(43)申请公布日2022.04.05(21)申请号202111580762.X(22)申请日2021.12.22(71)申请人上海重塑能源科技有限公司地址201804上海市嘉定区靖远路1555号(72)发明人张震田真(74)专利代理机构上海光华专利事务所(普通合伙)31219代理人雷绍宁(51)Int.Cl.H01M8/04082(2016.01)H01M8/04291(2016.01)H01M8/04746(2016.01)H01M8/2465(2016.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种燃料电池用氢气循环系统及其供氢控制方法(57)摘要本发明公开了一种燃料电池用氢气循环系统及其供氢控制方法,该燃料电池用氢气循环系统包括氢瓶、电堆和循环泵,所述氢瓶输出端连接涡轮膨胀机输入端,所述涡轮膨胀机输出端连接缓冲容腔输入端,所述缓冲容腔输出端连接所述电堆阳极入口,所述电堆阳极出口连接所述循环泵进气口,所述循环泵排气口连接所述电堆阳极入口,所述涡轮膨胀机与所述循环泵传动连接;所述氢气循环系统还包括用于调节所述缓冲容腔内氢气压力的调节组件。当燃料电池系统无新氢消耗时,该氢气循环系统中的涡轮膨胀机也能带动循环泵工作,能实现降低系统能耗、拓展循环泵可使用范围的目的,保证燃料电池系统高效率、长寿命运行。CN114284525ACN114284525A权利要求书1/2页1.一种燃料电池用氢气循环系统,包括氢瓶(1)、电堆(2)和循环泵(3),其特征在于:所述氢瓶(1)输出端连接涡轮膨胀机(4)输入端,所述涡轮膨胀机(4)输出端连接缓冲容腔(5)输入端,所述缓冲容腔(5)输出端连接所述电堆(2)阳极入口,所述电堆(2)阳极出口连接所述循环泵(3)进气口,所述循环泵(3)排气口连接所述电堆(2)阳极入口,所述涡轮膨胀机(4)与所述循环泵(3)传动连接;所述氢气循环系统还包括用于调节所述缓冲容腔(5)内氢气压力的调节组件。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池用氢气循环系统,其特征在于:所述调节组件包括设置于所述涡轮膨胀机(4)输出端与所述缓冲容腔(5)输入端之间的缓冲流量控制阀(6),所述缓冲容腔(5)输出端侧设有低压供氢阀(7)。3.根据权利要求1所述的一种燃料电池用氢气循环系统,其特征在于:所述调节组件包括设置于所述氢瓶(1)输出端与所述涡轮膨胀机(4)输入端之间的缓冲流量控制阀(6),所述缓冲容腔(5)输出端侧设有低压供氢阀(7)。4.根据权利要求2或3所述的一种燃料电池用氢气循环系统,其特征在于:所述缓冲流量控制阀(6)通过控制器控制开度大小,所述低压供氢阀(7)的氢气流量与燃料电池系统的电流消耗正相关。5.根据权利要求1所述的一种燃料电池用氢气循环系统,其特征在于:所述调节组件包括设置于所述涡轮膨胀机(4)上的可变喷嘴,所述缓冲容腔(5)输出端侧设有低压供氢阀(7)。6.根据权利要求2、3或5任一项所述的一种燃料电池用氢气循环系统,其特征在于:所述低压供氢阀(7)为比例阀或氢气喷射阀。7.根据权利要求1所述的一种燃料电池用氢气循环系统,其特征在于:所述涡轮膨胀机(4)与所述循环泵(3)通过机械方式或者磁力方式传动连接。8.根据权利要求1所述的一种燃料电池用氢气循环系统,其特征在于:所述电堆(2)阳极出口连接分水器(9)的输入端,所述分水器(9)的气体出口连接所述循环泵(3)进气口。9.根据权利要求1、2、3、5、7和8任一项所述的一种燃料电池用氢气循环系统供氢控制方法,其特征在于包括以下控制方式:(1)在开关机时或在极低功率运行时,通过调节所述调节组件,对所述缓冲容腔(5)充气,提高所述缓冲容腔(5)内氢气压力,进而提高所述涡轮膨胀机(4)处的氢气流量,使所述涡轮膨胀机(4)驱动所述循环泵(3)工作;(2)当有较大新氢消耗需求时,通过调节所述调节组件,使所述缓冲容腔(5)内的氢气被消耗,降低所述缓冲容腔(5)内的氢气压力,预留给后续低新氢流量工况使用。10.根据权利要求9所述的一种燃料电池用氢气循环系统供氢控制方法,其特征在于:在控制方式(1)之前还包括的控制方式为:在正常运行时,所述氢瓶(1)主路的氢气压力大,利用所述涡轮膨胀机(4)回收所述氢瓶(1)中高压氢气的压力能驱动所述循环泵(3)工作;控制方式(1)中,在开关机时或在极低功率运行时,增大所述调节组件的缓冲流量控制阀(6)开度,使缓冲流量控制阀(6)的氢气流量大于所述调节组件的低压供氢阀(7)氢气流量,对所述缓冲容腔(5)充气,提高所述涡轮膨胀机(4)处的氢气流量,使所述涡轮膨胀机(4)驱动所述循环泵(3)工作;2CN114284525A权利要求书2/2页控制方