本發(fā)明實(shí)施例涉及燃料電池技術(shù)，尤其涉及一種燃料電池系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)前燃料電池發(fā)電效率約在60％左右，為避免電堆性能衰減過快，一般會(huì)在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)給電堆燃燒利用率設(shè)定安全邊界。所以在保證電堆燃料利用率的前提下盡可能的提高系統(tǒng)燃燒利用率是提高發(fā)電效率的關(guān)鍵。燃燒的梯級(jí)利用與再循環(huán)是提高系統(tǒng)燃料利用率的有效方法之一。

2、現(xiàn)有技術(shù)中是將一級(jí)電堆陽(yáng)極排出的氣經(jīng)過冷卻排水后進(jìn)入二級(jí)電堆，分離出來的水與外部燃料混合再進(jìn)入到一級(jí)電堆，二級(jí)電堆陽(yáng)極尾氣經(jīng)過冷凝、排水后再循環(huán)回一級(jí)電堆，這不僅會(huì)加劇二級(jí)電堆的性能衰減，而且還會(huì)降低燃料電池系統(tǒng)燃燒利用率，同時(shí)也會(huì)增加系統(tǒng)的寄生功耗和復(fù)雜程度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種燃料電池系統(tǒng)，不僅避免了二級(jí)電堆的性能衰減，并且實(shí)現(xiàn)了燃料的循環(huán)，而且同時(shí)兼顧一級(jí)電堆和二級(jí)電堆的燃料利用率和輸出功率，使燃料利用率和輸出功率滿足系統(tǒng)要求，降低了系統(tǒng)的寄生功耗和復(fù)雜程度。

2、第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種燃料電池系統(tǒng)，包括：控制器、第一燃料輸入裝置、第二燃料輸入裝置、一級(jí)電堆、二級(jí)電堆和循環(huán)裝置；

3、其中，控制器與第一燃料輸入裝置、第二燃料輸入裝置、一級(jí)電堆、二級(jí)電堆和循環(huán)裝置電連接；

4、第一燃料輸入裝置的第一入口用于接收外部燃料，第二入口用于接收空氣；第一燃料輸入裝置的兩個(gè)出口分別與一級(jí)電堆的第一電極和第二電極連接；

5、第一燃料輸入裝置用于接收外部燃料和空氣，對(duì)外部燃料和空氣進(jìn)行處理，分別向一級(jí)電堆的第一電極輸入燃料，向一級(jí)電堆的第二電極輸入空氣；

6、一級(jí)電堆的第一電極和第二電極分別與第二燃料輸入裝置的第一入口和第二入口連接；第二燃料輸入裝置的第三入口用于接收外部空氣，第二燃料輸入裝置的第四入口與循環(huán)裝置的第一出口連接；第二燃料輸入裝置的第一出口和第二出口分別與二級(jí)電堆的第一電極和第二電極連接，第二燃料輸入裝置的第三出口與循環(huán)裝置的第一入口連接；第二燃料輸入裝置的第四入口還用于接收外部燃料；

7、循環(huán)裝置的第二出口與第一燃料輸入裝置的第一入口連接；循環(huán)裝置的第二入口用于接收外部燃料；

8、第二燃料輸入裝置用于接收一級(jí)電堆的第一電極的尾氣和一級(jí)電堆的第二電極的尾氣，還用于接收外部空氣，并將一級(jí)電堆的第一電極的尾氣輸入到循環(huán)裝置，將一級(jí)電堆的第二電極的尾氣與外部空氣混合后輸入到二級(jí)電堆的第二電極；

9、控制器用于控制第一燃料輸入裝置、第二燃料輸入裝置、一級(jí)電堆和二級(jí)電堆啟動(dòng)后，獲取一級(jí)電堆的輸出功率和燃料利用率，并獲取二級(jí)電堆的輸出功率和燃料利用率，根據(jù)一級(jí)電堆的輸出功率和燃料利用率，以及二級(jí)電堆的輸出功率和燃料利用率控制循環(huán)裝置的工作狀態(tài)；

10、其中，循環(huán)裝置的工作狀態(tài)包括第一工作狀態(tài)和第二工作狀態(tài)；第一工作狀態(tài)下循環(huán)裝置將一級(jí)電堆的第一電極的尾氣進(jìn)行處理后傳輸?shù)降诙剂陷斎胙b置；第二工作狀態(tài)下，循環(huán)裝置接收外部燃料，并將一級(jí)電堆的第一電極的尾氣的第一電極的尾氣進(jìn)行處理，將處理后的部分尾氣和外部燃料輸入到第一燃料輸入裝置，并將處理后的部分尾氣輸入到第二燃料輸入裝置；

11、第二燃料輸入裝置還用于將外部燃料和循環(huán)裝置輸入的處理后的尾氣進(jìn)行處理后傳輸?shù)蕉?jí)電堆的第一電極。

12、本發(fā)明實(shí)施例提供的一種燃料電池系統(tǒng)，包括：控制器、第一燃料輸入裝置、第二燃料輸入裝置、一級(jí)電堆、二級(jí)電堆和循環(huán)裝置?？刂破髋c第一燃料輸入裝置、第二燃料輸入裝置、一級(jí)電堆、二級(jí)電堆和循環(huán)裝置電連接。第一燃料輸入裝置的第一入口用于接收外部燃料，第二入口用于接收空氣，第一燃料輸入裝置的兩個(gè)出口分別與一級(jí)電堆的第一電極和第二電極連接。第一燃料輸入裝置用于接收外部燃料和空氣，對(duì)外部燃料和空氣進(jìn)行處理，分別向一級(jí)電堆的第一電極輸入燃料，向一級(jí)電堆的第二電極輸入空氣。一級(jí)電堆的第一電極和第二電極分別與第二燃料輸入裝置的第一入口和第二入口連接。第二燃料輸入裝置的第三入口用于接收外部空氣，第二燃料輸入裝置的第四入口與循環(huán)裝置的第一出口連接，第二燃料輸入裝置的第一出口和第二出口分別與二級(jí)電堆的第一電極和第二電極連接，第二燃料輸入裝置的第三出口與循環(huán)裝置的第一入口連接，第二燃料輸入裝置的第四入口還用于接收外部燃料。循環(huán)裝置的第二出口與第一燃料輸入裝置的第一入口連接。循環(huán)裝置的第二入口用于接收外部燃料，第二燃料輸入裝置用于接收一級(jí)電堆的第一電極的尾氣和一級(jí)電堆的第二電極的尾氣，還用于接收外部空氣，并將一級(jí)電堆的第一電極的尾氣輸入到循環(huán)裝置，將一級(jí)電堆的第二電極的尾氣與外部空氣混合后輸入到二級(jí)電堆的第二電極。控制器用于控制第一燃料輸入裝置、第二燃料輸入裝置、一級(jí)電堆和二級(jí)電堆啟動(dòng)后，獲取一級(jí)電堆的輸出功率和燃料利用率，并獲取二級(jí)電堆的輸出功率和燃料利用率，根據(jù)一級(jí)電堆的輸出功率和燃料利用率，以及二級(jí)電堆的輸出功率和燃料利用率控制循環(huán)裝置的工作狀態(tài)。本實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)包括控制器、第一燃料輸入裝置、第二燃料輸入裝置、一級(jí)電堆、二級(jí)電堆和循環(huán)裝置?？刂破骺刂频谝蝗剂陷斎胙b置、第二燃料輸入裝置、一級(jí)電堆和二級(jí)電堆啟動(dòng)后，獲取一級(jí)電堆的輸出功率和燃料利用率，并獲取二級(jí)電堆的輸出功率和燃料利用率，根據(jù)一級(jí)電堆的輸出功率和燃料利用率，以及二級(jí)電堆的輸出功率和燃料利用率控制循環(huán)裝置的工作狀態(tài)。本實(shí)施例根據(jù)一級(jí)電堆和二級(jí)電堆的燃料利用率以及輸出功率來調(diào)整循環(huán)裝置的工作狀態(tài)，循環(huán)裝置在第一工作狀態(tài)下可以對(duì)一級(jí)電堆的第一電極尾氣進(jìn)行處理，使一級(jí)電堆的第一電極尾氣能夠被二級(jí)電堆再利用，循環(huán)裝置在第二工作狀態(tài)下可以對(duì)一級(jí)電堆的第一電極尾氣進(jìn)行處理，使一級(jí)電堆的第一電極尾氣能夠被一級(jí)電堆和二級(jí)電堆再利用，不僅避免了二級(jí)電堆的性能衰減，并且實(shí)現(xiàn)了燃料的循環(huán)，而且同時(shí)兼顧一級(jí)電堆和二級(jí)電堆的燃料利用率和輸出功率，使燃料利用率和輸出功率滿足系統(tǒng)要求，降低了系統(tǒng)的寄生功耗和復(fù)雜程度。

13、應(yīng)當(dāng)理解，本部分所描述的內(nèi)容并非旨在標(biāo)識(shí)本發(fā)明的實(shí)施例的關(guān)鍵或重要特征，也不用于限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的其它特征將通過以下的說明書而變得容易理解。

技術(shù)特征：

1.一種燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種燃料電池系統(tǒng)，第一燃料輸入裝置的第一入口用于接收外部燃料，第一燃料輸入裝置的兩個(gè)出口分別與一級(jí)電堆的第一電極和第二電極連接；一級(jí)電堆的第一電極和第二電極分別與第二燃料輸入裝置的第一入口和第二入口連接；第二燃料輸入裝置的第三入口用于接收外部空氣，第二燃料輸入裝置的第四入口與循環(huán)裝置的第一出口連接；第二燃料輸入裝置的第一出口和第二出口分別與二級(jí)電堆的第一電極和第二電極連接。本發(fā)明技術(shù)方案不僅避免了二級(jí)電堆的性能衰減，并且實(shí)現(xiàn)了燃料的循環(huán)，而且同時(shí)兼顧一級(jí)電堆和二級(jí)電堆的燃料利用率和輸出功率，使燃料利用率和輸出功率滿足系統(tǒng)要求，降低了系統(tǒng)的寄生功耗和復(fù)雜程度。

技術(shù)研發(fā)人員：沈雪松,宋維龍,楊寶剛,施王影,葉文瑩
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東國(guó)創(chuàng)燃料電池技術(shù)創(chuàng)新中心有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/19