氢燃料电池车辆及其供氢系统和供氢方法与流程

1.本技术涉及氢燃料电池技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池车辆及其供氢系统和供氢方法。


背景技术：

2.氢气被广泛认为是未来的终极清洁能源，目前以氢气作为反应气的氢燃料电池行业受到广泛关注。氢燃料电池是直接将化学能转化为电能的能源动力装置，具有效率高、环境友好等优点，被认为是极具发展潜力和应用前景的可持续利用清洁能源装置。在几种类型的燃料电池中，质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell，pemfc)还具有功率密度高、快速启动、运行温度较低等特点，这使得它非常适合汽车和便携性方面的应用。pemfc利用氢气和空气中氧气(或纯氧)发生电化学反应来产生电能，同时生成水和放出少部分热量。在pemfc的阳极侧，氢分子分解为质子的同时释放出电子，此半反应为氢氧化反应。质子以水合氢离子的形式穿过质子交换膜到达阴极。在阴极侧中，氧气与质子和电子发生反应生成水，此半反应为氧还原反应。电子流经外电路形成电流以供负载，其原理如图1所示。
3.pemfc电堆在发电工作时需要源源不断地向电堆内供给氢气。目前的供氢方案采用的是在对车载氢气进行减压、增湿等处理后通入电堆氢气入口(阳极入口)，尚未反应完全的氢气经电堆氢气出口(阳极出口)排出，然后经过气水分离后由氢气循环泵或引射器返送回入口再次利用，目的是为了提高氢气利用率。同时在电堆工作时，由电池阴极侧渗透到阳极侧的氮气会在阳极逐渐积累，达到一定程度后氢气回路会开启尾排阀，从阳极出口排出氮气和未反应氢气。
4.目前的供氢方案存在的问题是：电化学反应速率不能进一步提高，燃料电池系统效率不高。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种氢燃料电池车辆及其供氢系统和供氢方法，以解决或者部分解决目前的阳极供氢方案，存在电化学反应速率和燃料电池系统效率不能进一步提高的技术问题。
6.为解决上述技术问题，根据本发明一个可选的实施例，提供了一种燃料电池车辆的供氢系统，包括：
7.储氢机构；
8.第一氢气管路，一端连接所述储氢机构，另一端连接氢燃料电池电堆的阳极入口；
9.第二氢气管路，一端连接所述第一氢气管路，另一端连接所述氢燃料电池电堆的阳极出口；
10.第一压力调节机构，设置在所述第一氢气管路，用于控制所述第一氢气管路中的氢气以第一设定压力进入所述阳极入口；
11.第二压力调节机构，设置在所述第二氢气管路，用于控制所述第二氢气管路中的氢气以第二设定压力进入所述阳极出口。
12.可选的，所述供氢系统还包括：
13.通断机构，设置在所述第二氢气管路，位于所述阳极出口与所述第二压力调节机构之间；
14.排气机构，连接至所述第二氢气管路的设定位置，所述设定位置位于所述阳极出口与所述通断机构之间。
15.可选的，所述供氢系统还包括：
16.第一流量计，设置在所述第一氢气管路，位于所述第一压力调节机构与所述阳极入口之间。
17.可选的，所述供氢系统还包括：
18.第一压力检测机构，设置在所述第一氢气管路，位于所述第一压力调节机构与所述阳极入口之间。
19.可选的，所述供氢系统还包括：
20.第二流量计，设置在所述第二氢气管路，位于所述第二压力调节机构与所述阳极出口之间。
21.可选的，所述供氢系统还包括：
22.第二压力检测机构，设置在所述第二氢气管路，位于所述第二压力调节机构与所述阳极出口之间。
23.可选的，所述供氢系统还包括：
24.减压组件，设置在所述第一氢气管路，位于所述第一压力调节机构与所述储气机构之间。
25.根据本发明一个可选的实施例，提供了一种燃料电池车辆的供氢方法，应用于前述技术方案中的供氢系统，所述供氢方法包括：
26.在所述供氢系统工作的第一设定时间段内，控制氢气进入所述第一氢气管路和所述第二氢气管路；
27.控制所述第一压力调节机构，使所述第一氢气管路中的氢气以第一设定压力进入所述阳极入口；
28.控制所述第二压力调节机构，使所述第二氢气管路中的氢气以第二设定压力进入所述阳极出口。
29.可选的，在所述供氢系统工作的第二设定时间段内，所述供氢方法还包括：
30.控制氢气进入所述第一氢气管路；
31.控制通断机构关闭，排气机构开启。
32.根据本发明一个可选的实施例，提供了一种氢燃料电池车辆，所述氢燃料电池车辆包括氢燃料电池电堆，以及与所述氢燃料电池电堆连接的前述技术方案中的任一项所述的供氢系统。
33.通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：
34.本发明提供了一种燃料电池车辆的供氢系统，通过第一氢气管路和第二氢气管路控制氢气同时从电堆阳极入口和电堆阳极出口供入电堆；通过第一压力调节机构和第二压
力调节机构，保证阳极入口和阳极出口的供氢压力稳定；与现有的只在阳极入口供氢，存在氢气分压和浓度从阳极入口到阳极出口递减的现有方案相比，一方面，阳极入口和阳极出口同时供氢能够提高电堆阳极内的氢气分压，尤其是阳极出口侧的氢气分压和氢气浓度，从而显著提高阳极出口附近的电化学反应速率，使电堆阳极内的整体氢气分布和电化学反应速率分布更均匀，产热更均匀；另一方面，从电堆阳极入口进入的氢气与从电堆阳极出口进入的氢气在电池阳极流道内的流动方向相反，两处的氢气产生对撞使得氢气法向速度(垂直于阳极流道入口至出口方向)提高，利于氢气从流道扩散至气体扩散层再进入催化层发生电化学反应，即提高了氢气传质；以上两方面的共同作用，使氢燃料电池性能显著提升，效率明显提高。
35.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
36.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
37.图1示出了质子交换膜燃料电池电堆的工作原理示意图；
38.图2示出了根据本发明一个实施例的供氢系统的结构示意图；
39.图3示出了根据本发明一个实施例的供氢方法流程图；
40.图4示出了根据本发明一个实施例的包括通断机构和排气机构的供氢系统示意图；
41.图5示出了根据本发明一个实施例的供氢系统的详细结构示意图；
42.图6示出了根据本发明一个实施例的阳极入口和阳极出口同时供氢时的气体流向图；
43.图7示出了根据本发明一个实施例阳极出口排气时的气体流向图；
44.附图标记说明：
45.1、储氢机构；2、第一氢气管路；21、第一压力调节机构；3、第二氢气管路；31、第二压力调节机构；32、通断机构；33、排气机构；4、氢燃料电池电堆；41、阳极入口；42、阳极出口；
46.1a、氢气源；1b、一级减压阀；1c、二级减压阀；2a第一压力调节阀；2b第一流量计；2c、第一压力传感器；3a、第二压力调节阀，3b、第二流量计；3c、电磁阀；3d、排氢阀；3e、第二压力传感器。
具体实施方式
47.为了使本技术所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本技术，下面结合附图，通过具体实施例对本技术技术方案作详细描述。在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本
说明书优先。除非另有特别说明，本发明中用到的各种设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
48.研究表明，现有氢燃料电池系统的供氢系统，在阳极氢气循环过程中，氢气中的杂质和阴极空气中的氮气会在阳极气体回路中积累(电池阴极侧空气中的氮气会渗透过质子交换膜到达阳极侧)，长时间工作运行后导致氢气的分压降低，造成电堆的电压下降，即电堆性能下降。氢气分压过低甚至会导致局部缺氢，引起催化层的电化学腐蚀，造成电堆性能的不可逆下降。故在运行过程中，需要间歇性或周期性地打开阳极出口末端的氢气排气阀，排出部分氢气的同时排掉积累的氮气和其它杂质。
49.因此，造成电化学反应速率不高，燃料电池系统效率不高的原因有：
50.(1)要提高并保证氢气利用率，需要控制阳极出口未反应完的氢气进行再循环，因而设置的氢气循环泵增加了寄生功率，降低了燃料电池系统效率。
51.(2)作为反应气的氢气从电堆入口流向出口的过程中，由于氢气在不断地参与反应和被消耗，氢气沿入口至出口的浓度和分压是逐渐下降的，电池内部氢气分布不均匀。致使电池内部各处电化学反应不均匀，热分布不均匀。
52.(3)质子交换膜的质子传导能力与膜的水含量相关，膜越湿润则质子传导能力更高，膜内阻更低。电池阴极侧反应产生的水和电渗迁移(质子交换膜内的质子由阳极迁移到阴极会携带水分子从阳极迁移到阴极)的水会在阴阳极水浓度梯度及压力梯度作用下渗透过质子交换膜扩散到阳极侧，但是从入口至出口的氢气流会不断地带走水分到电堆外，因此为保证膜的湿润性，氢气需要混入水蒸气加湿处理。电池阳极内水蒸气一部分会液化，同时混合气在流出电堆后，由于降温导致冷凝，许多液态水会在阳极的气体循环中产生。如果不对混合气进行水气分离和液态水排出，过多的液态水会随之进入电堆造成阳极水淹。阳极气体循环中液态水也会增加氢气循环泵/引射器的工作负荷，降低其性能甚至造成故障。
53.综上所述，目前的阳极供氢系统采用氢气从阳极入口进入，未完全反应的氢气和废气从阳极出口排出，一方面由于氢气沿入口至出口的方向的浓度和分压逐渐降低，电池内部氢气分布不均，致使电池内部各处电化学反应不均匀，热分布不均，影响电堆整体的电化学反应速度；另一方面供氢系统需要加湿装置和水气分离器，如此增加了寄生功率，降低了燃料电池的系统效率。
54.基于上述研究结论，为了解决目前的阳极供氢方案存在的电化学反应速率和燃料电池系统效率不能进一步提高的问题，在一个可选的实施例中，如图2所示，提供了一种阳极供氢系统，包括：
55.储氢机构1；
56.第一氢气管路2，一端连接所述储氢机构1，另一端连接氢燃料电池电堆4的阳极入口41；
57.第二氢气管路3，一端连接所述第一氢气管路2，另一端连接所述氢燃料电池电堆4的阳极出口42；
58.第一压力调节机构21，设置在所述第一氢气管路2，用于控制所述第一氢气管路2中的氢气以第一设定压力进入所述阳极入口41；
59.第二压力调节机构31，设置在所述第二氢气管路3，用于控制所述第二氢气管路3中的氢气以第二设定压力进入所述阳极出口42。
60.具体的，本实施例提供的供氢系统，采用的是从阳极入口41和阳极出口42同时供氢的方式，涉及的各组件的作用为：
61.储氢机构1是车载储氢装置，用于存储阳极反应所需的氢气。常见的车载储氢方案有高压气态储氢机构，低温液态储氢机构，固体储氢机构和有机液体储氢等，本实施例不对储氢机构的形式进行限制。
62.第一氢气管路2是连接储氢机构1和氢燃料电池电堆4的阳极入口41的氢气输运管路，第二氢气管路3是连接氢燃料电池电堆4的阳极出口42的氢气输运管路。第二氢气管路3可以采用连接第一氢气管路2的方式，也可以采用独立管路的方式，直接连接阳极出口42和储氢机构1。若第二氢气管路3采用连接第一氢气管路2的方式，则两个管路的连接点需要设置在第一压力调节机构21和第二压力调节机构31之前，即保证第一压力调节机构21和第二压力调节机构31属于并联关系，其调节氢气压力时不会相互影响。
63.第一压力调节机构21是设置在第一氢气管路2上的氢气压力调节装置，第二压力调节机构31是设置在第二氢气管路3上的氢气压力调节装置。作为气体压力调节，第一压力调节机构21和第二压力调节机构31可选择流体压力调节阀或流体压力-流量一体式调节阀。
64.可选的，供氢系统还包括控制器，控制器电连接储氢机构1，第一压力调节机构21和第二压力调节机构31等组件，用于控制储氢机构1释放氢气，以及控制第一压力调节机构21调节进入阳极入口41的氢气压力，控制第二压力调节机构31调节进入阳极出口42的氢气压力。控制器可以使用氢燃料电池车辆配备的整车控制器vcu，或行车电脑ecu，或直接使用氢燃料电池控制系统配备的控制器。
65.另一方面，如图3所示，本实施例还提供了一种使用上述供氢系统的供氢方法，具体如下：
66.s201：在所述供氢系统工作的第一设定时间段内，控制氢气进入所述第一氢气管路和所述第二氢气管路；
67.s202：控制所述第一压力调节机构，使所述第一氢气管路中的氢气以第一设定压力进入所述阳极入口；
68.s203：控制所述第二压力调节机构，使所述第二氢气管路中的氢气以第二设定压力进入所述阳极出口。
69.具体的，第一设定时间段是指氢燃料电池电堆4工作时，需要进行供氢的时间段，在此时间段里，控制从阳极入口41进入电堆的氢气压力为第一设定压力，控制从阳极出口42进入电堆的氢气压力为第二设定压力。第一设定压力与第二设定压力之间满足设定关系，设定关系可以是：第一设定压力与第二设定压力相等，或者第一设定压力与第二设定压力之间的偏差在设定阈值内，设定阈值可以是第一设定压力或第二设定压力的1％～5％。第一设定压力根据实际搭载的燃料电池电堆的规格确定，在压力大小方面可以与现有技术保持一致。
70.本实施例提供的供氢系统，其提高电化学反应速率和燃料电池系统效率的机理为：
71.与常规供氢方案中氢气从阳极入口41进入，阳极出口42排出所不同，本实施例提供的供氢系统，控制氢气同时从电堆阳极入口41和电堆阳极出口42供入电堆，通过第一压
力调节机构21和第二压力调节机构31，保证阳极入口41和阳极出口42的供氢压力稳定并满足设定关系；与现有的只在阳极入口41供氢的方案，氢气分压和浓度从阳极入口41到阳极出口42递减的方案相比，一方面，阳极入口41和阳极出口42同时供氢能够提高电堆阳极内的氢气分压，尤其是阳极出口42侧的氢气分压和氢气浓度，从而显著提高阳极出口42附近的电化学反应速率，使电堆阳极内的整体氢气分布和电化学反应速率分布更均匀，产热更均匀；另一方面，从电堆阳极入口41进入的氢气与从电堆阳极出口42进入的氢气在电池阳极流道内的流动方向相反，两处的氢气产生对撞使得氢气法向速度(垂直于阳极流道入口至出口的方向)提高，利于氢气从流道扩散至气体扩散层再进入催化层发生电化学反应，即提高了氢气传质；以上两方面的共同作用，使氢燃料电池性能显著提升，效率明显提高。
72.同时，相对于现有技术方案，氢气同时从阳极入口41和阳极出口42供入电堆，而不是入口进然后出口流出，故而不再需要氢气循环泵。同时氢气流并不同于现有技术方案，一直将阳极水携带出电堆，从电池阴极扩散到阳极的水可以起到阳极自增湿作用，从而无需设置外部阳极加湿装置。以上使得本实施例提供的供氢系统减少了氢气循环泵、阳极加湿器，从而减少寄生功率，提高了燃料电池系统效率，也降低了系统成本。
73.考虑到电堆长时间工作后，由于水，氮气和氢气杂质的积累，也会导致电堆内氢气分压降低，电堆电压下降。为了解决这个问题，在一些可选的实施例中，如图4所示，所述供氢系统还包括：
74.通断机构32，设置在所述第二氢气管路3，位于所述阳极出口42与所述第二压力调节机构31之间。
75.排气机构33，连接至所述第二氢气管路3的设定位置，所述设定位置位于所述阳极出口42与所述通断机构32之间。
76.具体的，通断机构32用于控制第二氢气管路3的连通或关闭，以控制氢气是否从阳极出口42进入电堆。通断机构32可使用开关阀，电磁阀等实现通断气体流路的组件。
77.在通断机构32关闭，氢气不再从阳极出口42进入电堆时，排气机构33用于周期性排出氢燃料电池电堆4和第二氢气管路3中积累的液态水，氮气以及其它杂质。因此，排气机构33与通断机构32并联，排气机构33的出口为外界环境。可选的，排气机构33可使用安全阀，球阀，泄压阀，排气阀，电磁阀等实现排气的阀件。
78.基于本实施例提供的供氢系统，其供氢方法为：
79.在所述供氢系统工作的第一设定时间段内，控制氢气进入所述第一氢气管路2和所述第二氢气管路3；控制所述第一压力调节机构21，使所述第一氢气管路2中的氢气以第一设定压力进入所述阳极入口41；控制所述第二压力调节机构31，使所述第二氢气管路3中的氢气以第二设定压力进入所述阳极出口42。
80.在所述供氢系统工作的第二设定时间段内，控制氢气进入所述第一氢气管路2；控制所述通断机构32关闭，所述排气机构33开启。
81.其中，第一设定时间段和第二设定时间段可以是以固定时间段相互交替的周期性控制，如在控制氢气从阳极入口41和阳极出口42同时进入电堆10～30分钟后，关闭通断机构32，打开排气机构33，此时阳极入口41的氢气照常进入电堆，由于燃料电池电堆内的工作气体压力高于大气压，因此在阳极入口41与排气机构33出口环境的压差作用下，电堆和管路内的气体发生强对流，从排气机构33处排出积累的水和氮气等杂质气体。这一过程可持
续0.5秒～2秒。
82.第二设定时间段也可以根据电堆中的单片电池电压下降幅度确定，当从电池管理系统处检测到单片电池的平均电压下降20～40mv，如30mv时，关闭通断机构32，打开排气机构33，进行持续时间为0.5秒～2秒的排气，排气完成后的其它时间段里恢复正常的供氢过程。
83.总的来说，本实施例在第二氢气管路3上设置了通断机构32，排气机构33，一方面，通过控制通断机构32关闭，排气机构33排气，排出电堆和管路内的杂质气体和水分，保证电堆内氢气分压，避免电堆性能下降；另一方面，通过将积累的液态水和氮气等杂质一并排出，与现有的供氢系统相比，无需设置氢气循环回路和水份分离器。从而进一步减少寄生功率，提高了燃料电池系统效率，也降低了系统成本。
84.在一些可选的实施例中，所述供氢系统还包括：
85.第一流量计，设置在所述第一氢气管路2，位于所述第一压力调节机构21与所述阳极入口41之间；第一流量计用于检测进入阳极入口41的氢气流量。
86.第二流量计，设置在所述第二氢气管路3，位于所述第二压力调节机构31与所述阳极出口42之间；第二流量计用于检测进入阳极出口42的氢气流量。
87.第一压力检测机构，设置在所述第一氢气管路2，位于所述第一压力调节机构21与所述阳极入口41之间。第一压力检测机构用于检测进入阳极入口41的氢气压力。
88.第二压力检测机构，设置在所述第二氢气管路3，位于所述第二压力调节机构31与所述阳极出口42之间。第二压力检测机构用于检测进入阳极出口42的氢气压力。
89.在一些可选的实施例中，所述供氢系统还包括：减压组件，设置在所述第一氢气管路2，位于所述第一压力调节机构21与所述储氢机构1之间。减压组件用于对供氢机构处的氢气进行减压，常用的配置是设置两道串联的减压阀，对储氢机构1中的高压氢气进行减压。因此，减压组件需要设置在第一压力调节机构21和第二压力调节机构31之前，对于第二氢气管路3连接第一氢气管路2的情况，减压组件要设置在管路连接点与储氢机构1之间。在一些情况下，减压组件也可以直接集成在储氢机构1上。
90.为了更直观的说明上述实施例的供氢系统，在一个可选的实施例中，将上述供氢系统应用于某氢燃料车型中，如图5所示，供氢系统包括：氢气源1a，一级减压阀1b，二级减压阀1c，第一压力调节阀2a，第一流量计2b，第一压力调节阀2a，第二流量计3b，电磁阀3c，氢燃料电池电堆4，排氢阀3d，第一压力传感器2c，第二压力传感器3e。
91.氢气源1a用于提供高压氢气，氢气源1a的出口连接一级减压阀1b的入口，一级减压阀1b的出口连接二级减压阀1c的入口。一级减压阀1b和二级减压阀1c用于对高压氢气进行减压。二级减压阀1c的出口连接第一压力调节阀2a的入口，同时二级减压阀1c的出口连接第二压力调节阀3a的入口，第一压力调节阀2a和第二压力调节阀3a为并联关系。第一压力调节阀2a和第二压力调节阀3a用于调控供入氢燃料电池电堆4的气体压力。第一压力调节阀2a的出口与第一流量计2b入口相连，第一流量计2b的出口与电堆的阳极入口41连接。第二压力调节阀3a的出口与第二流量计3b的入口相连，第二流量计3b的出口与电磁阀3c的入口相连。第一流量计2b和第二流量计3b用于监测氢气流量。电堆阳极出口42端与电磁阀3c的出口相连，同时电堆阳极出口42端与排氢阀3d的入口连接，电磁阀3c与排氢阀3d为并联；排氢阀3d出口为环境。电磁阀3c用于通断气体流路。排氢阀3d用于周期性排出氢气路积
累的液态水和氮气。第一压力传感器2c用于监测电堆阳极入口41端的气体入堆压力值，第二压力传感器3e用于监测电堆阳极出口42端的气体入堆压力或出堆压力值。
92.上述供氢系统的运行及控制逻辑如下：
93.步骤1：当电磁阀3c开启且排氢阀3d关闭，氢气源1a出口的氢气依次流经一级减压阀1b和二级减压阀1c进行减压，然后氢气分成两路流动，一路氢气依次流经第一压力调节阀2a和第一流量计2b后进入电堆阳极入口41端，另一路氢气依次流经第二压力调节阀3a、第二流量计3b及电磁阀3c后进入电堆阳极出口42端，其气体流向示意图见图6所示。第一压力调节阀2a和第二压力调节阀3a调节两路的氢气压力，使第一压力传感器2c和第二压力传感器3e的监测压力值相等，以控制电堆阳极入口41与阳极出口42的氢气入堆压力相等，入堆压力在给定工况下保持恒定(在不同工况下可以是不同的定值)。氢气充满电堆阳极侧后，电堆内阳极侧气体压力也保持稳定。氢气在电堆内阳极侧不断参与电化学反应而被消耗，由于第一压力调节阀2a和第二压力调节阀3a保持压力恒定，供氢系统内的氢气会持续不断地沿上述两条分路流入电堆阳极。此时第一流量计2b和第二流量计3b所监测的两分路的氢气流量值之和即为氢气消耗量。由于电池阴极侧反应产生的水和电渗迁移的水会在阴阳极水浓度梯度及压力梯度作用下渗透过质子交换膜扩散到阳极侧，水在阳极侧逐渐积累；同时阴极空气中的氮气(电池阴极侧空气中的氮气会渗透过质子交换膜到达阳极侧)和氢气中的杂质也会在阳极气体回路中积累，长时间工作运行后共同导致氢气的分压降低，造成电堆电压下降(即性能下降)。当检测到电堆的平均单片电池电压下降30mv，执行步骤2。
94.步骤2：控制电磁阀3c关闭且排氢阀3d开启，氢气源1a出口的氢气依次流经一级减压阀1b、二级减压阀1c、第一压力调节阀2a、第一流量计2b后进入电堆阳极入口41，未反应后的氢气由电堆阳极出口42流出，然后经排氢阀3d排出，其气体流向示意图见图7所示。在这一过程中，第一压力调节阀2a维持步骤1的压力不变，在电堆阳极入口41端压力和排氢阀3d出口环境压力差的作用下，气体发生强对流排出积累的水和氮气等杂质。步骤2的持续时间为0.5s，然后再重新执行步骤1，形成控制循环。
95.总的来说，本实施例提供的供氢系统，具有如下的有益效果：
96.在步骤1中控制氢气同时从电堆阳极入口41和电堆阳极出口42供入电堆内，由第一压力调节阀2a和第二压力调节阀3a保证阳极入口41和阳极出口42的供氢压力恒定，这提高了电池阳极内的氢气分压，相比于现有技术明显提升了阳极出口42侧的氢气分压和浓度，提升了出口附近的电化学反应速率，使电池阳极内整体氢气分布和电化学反应速率分布更均匀，产热更均匀。另外从电堆阳极入口41进入的氢气和从电堆阳极出口42进入的氢气在电池阳极流道内流动方向相反，产生对碰使得氢气法向速度(垂直于阳极流道入口至出口方向，为图1中左右方向)提高，利于氢气从流道扩散至气体扩散层再进入催化层发生电化学反应，即提高了氢气传质。以上两点使得电池性能提升。
97.相比于现有技术方案，步骤1中氢气同时从阳极入口41和阳极出口42供入电堆，而不是入口进然后出口流出，其无需氢气循环泵。同时步骤1和步骤2氢气流并不同于现有技术方案一直将阳极水携带出电堆，步骤1过程中电池阴极扩散到阳极的水可以起到阳极自增湿作用，而无需外部阳极加湿装置。步骤2将积累的液态水和氮气等杂质一并排出氢气供给系统管路，也无需水气分离器。以上使得系统减少了氢气循环泵、加湿器及水气分离器部
件，减少寄生功率，提高了燃料电池系统效率，也降低了系统成本。
98.基于前述实施例相同的发明构思，在另一个可选的实施例中，提供了一种氢燃料电池车辆，所述氢燃料电池车辆包括氢燃料电池电堆，以及与所述氢燃料电池电堆连接的前述实施例中的供氢系统。
99.通过本发明的一个或者多个实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：
100.本发明提供了一种燃料电池车辆及其供氢系统、供氢方法，通过第一氢气管路和第二氢气管路控制氢气同时从电堆阳极入口和电堆阳极出口供入电堆；通过第一压力调节机构和第二压力调节机构，保证阳极入口和阳极出口的供氢压力稳定；与现有的只在阳极入口供氢，存在氢气分压和浓度从阳极入口到阳极出口递减的现有方案相比，一方面，阳极入口和阳极出口同时供氢能够提高电堆阳极内的氢气分压，尤其是阳极出口侧的氢气分压和氢气浓度，从而显著提高阳极出口附近的电化学反应速率，使电堆阳极内的整体氢气分布和电化学反应速率分布更均匀，产热更均匀；另一方面，从电堆阳极入口进入的氢气与从电堆阳极出口进入的氢气在电池阳极流道内的流动方向相反，两处的氢气产生对撞使得氢气法向速度(垂直于阳极流道入口至出口方向)提高，利于氢气从流道扩散至气体扩散层再进入催化层发生电化学反应，即提高了氢气传质；以上两方面的共同作用，使氢燃料电池性能显著提升，效率明显提高。
101.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
102.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。