本申请涉及新能源设计与应用,尤其涉及一种燃料电池堆水平衡实时监测方法及装置。
背景技术:
1、在燃料电池是将化学能转换成电能的发电装置,在燃料电池运行过程中,其质子交换膜的充分水化是保持导电性和最小化欧姆损失的必要条件,同时去除阴极处产生的水对于避免催化剂层和多孔碳纸扩散层的水淹至关重要。此外,质子交换膜的局部干燥也可能发生,并导致过度的欧姆热效应,最终导致膜上形成针孔,成为影响燃料电池堆耐久性的关键问题。因此,不当的水管理不仅会影响燃料电池的性能,还会导致质子交换膜电极组件的快速降解。现场监测水平衡对于了解燃料电池堆实时特性、优化结构设计和稳定运行至关重要。
2、目前的燃料电池堆水平衡监测方法主要是从电池的阳极或阴极一侧冷凝和收集出水量,例如,在测试系统内部建立二次集水系统,用于将气体中的水冷凝并分离,在每次电池运行结束时,从阳极和阴极的一次和二次收集系统收集的水被称重并记录下来,但这种方法耗时长,不适合实时使用;或者利用局部电流密度测量和气相色谱法获得空间性的水交叉分布的详细信息,但该测量装置体积庞大,且该方法受色谱响应时间和分析时间的限制,无法满足动态性能的要求;还可以采用快速局部分辨阻抗谱eis(electrochemicalimpedance spectroscopy,也叫电化学阻抗谱,当电极系统受到一个正弦波形电压或电流的交流信号的扰动时,会产生一个相应的电流或电压响应信号,由响应信号可以得到电极的阻抗或导纳,一系列频率的正弦波信号产生的阻抗频谱,电化学阻抗谱)研究在不同运行条件下质子交换膜的局部水平衡,确定受局部水平衡影响的限制因素,然而该方案测量设备昂贵,且该测量技术复杂及测试过程不连续。
3、应该注意,上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明,并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
技术实现思路
1、本申请实施例提供一种燃料电池堆水平衡实时监测方法及装置。
2、本申请第一方面实施例提出了一种燃料电池堆水平衡实时监测方法,包括:
3、根据燃料电池堆内部物质流量状态,确定燃料电池堆的水平衡模型;
4、根据水平衡模型,确定燃料电池堆内部膜态水传输方程;
5、根据膜态水传输方程,确定净水传递系数和阳极出口相对湿度之间的第一关系式;
6、根据第一关系式,对燃料电池堆内部水传递状况进行实时监测,基于实时监测的结果使燃料电池堆内部维持水平衡状态。
7、本申请第二方面实施例提出了一种燃料电池堆水平衡实时监测装置,包括:
8、第一获取模块,用于根据燃料电池堆内部物质流量状态,确定燃料电池堆的水平衡模型;
9、第二获取模块,用于根据水平衡模型,确定燃料电池堆内部膜态水传输方程;
10、第三获取模块,用于根据膜态水传输方程,确定净水传递系数和阳极出口相对湿度之间的第一关系式;
11、第四获取模块,用于根据第一关系式,对燃料电池堆内部水传递状况进行实时监测,基于实时监测的结果使燃料电池堆内部维持水平衡状态。
12、本申请第三方面实施例提出了一种电子设备,包括:处理器;用于存储所述处理器可执行指令的存储器;其中,所述处理器被配置为执行所述指令,以实现本申请第一方面实施例提出的燃料电池堆水平衡实时监测方法。
13、本申请第四方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质,当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时,使得电子设备能够执行本申请第一方面实施例提出的方法。
14、本申请第五方面实施例提出了一种计算机程序产品,包括计算机程序,所述计算机程序在被通信设备中的处理器执行时实现本申请第一方面实施例提出的方法。
15、本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果:
16、通过在燃料电池堆的阳极实时在线记录阳极或阴极净水传递情况,实现对整个燃料电池堆的水平衡状态进行在线精准评估,避免膜电极失水、水淹等事故的发生,操作简单、装置简洁,具有广泛地适用性。
17、应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本申请。
1.一种燃料电池堆水平衡实时监测方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据燃料电池堆内部物质流量状态,确定燃料电池堆的水平衡模型,包括:
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据水平衡模型,确定燃料电池堆内部膜态水传输方程,包括:
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据膜态水传输方程,确定净水传递系数和阳极出口相对湿度之间的第一关系式,包括:
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据第一关系式,对燃料电池堆内部水传递状况进行实时监测,包括:
6.一种燃料电池堆水平衡实时监测装置,其特征在于,包括:
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述第一获取模块,还用于:
8.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述第二获取模块,还用于:
9.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述第三获取模块,还用于:
10.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述第四获取模块,还用于:
