一种质子交换膜燃料电池自升温的方法、装置及系统与流程

专利2022-05-09  115


本发明涉及燃料电池技术领域,尤其涉及一种质子交换膜燃料电池自升温的方法、质子交换膜燃料电池自升温的装置及包括该质子交换膜燃料电池自升温的装置的质子交换膜燃料电池自升温的系统。



背景技术:

质子交换膜燃料电池(pemfc)是一种高效率的发电装置,其发电过程不涉及氢氧混合燃烧,也不受内燃机卡诺循环的限制,能量转换率高,直接将燃料氢气(纯氢气或重整气)和氧化剂(纯氧或者空气)中的化学能转化为电能,且生成的产物为水,对环境不造成污染,是一种清洁、高效、环保的电源。质子交换膜燃料电池自身结构较为复杂,在目前应用中,其升温速率远远低于传统内燃机系统,较低的升温速率导致燃料电池需要较长时间达到暖机温度(一般为45℃此时燃料电池会较好的工作),在这段时间内,会有很多液态水生成,导致燃料电池水淹,从而引起反应物的传质阻力增大,同时会使燃料电池内部结构破坏,降低燃料电池性能及寿命。另一方面,会导致燃料电池常温启动失败。

且燃料电池本身对某些杂质较为敏感,外部可能引入的杂质,如co等,对燃料电池催化层有极大的毒化作用,会造成催化剂失活,从而导致燃料电池活性衰退,甚至整个电池报废。

为了使燃料电池自升温至暖机温度,避免过多的液态水生成,造成燃料电池常温启动失败。中国专利授权公告号cn203288693u采用外接加热器对燃料电池循环介质进行预加热,系统包括小循环加热系统和大循环加热系统。中国专利公开号cn108615914a介绍一种利用对冷却液管路使用镍铬合金加热丝组,对管路进行加热,将热量传递给双极板带动电池升温。这些都需要引入额外部件,增加整个系统的复杂性,且需要消耗额外的能源,经济成本较高,不利于实际推广应用。



技术实现要素:

针对现有技术中的缺陷和不足,本发明提供了一种质子交换膜燃料电池自升温的方法、质子交换膜燃料电池自升温的装置及包括该质子交换膜燃料电池自升温的装置的质子交换膜燃料电池自升温的系统,无需引入额外的部件,也无需消耗额外的能源,仅依靠控制电池阳极燃料周期性饥饿,从而产生较大的过电势,能够实现燃料电池快速升温至暖机温度,同时可以辅助清除电池内部存在的有毒物质,提高电池寿命及性能。

作为本发明的第一个方面,提供一种质子交换膜燃料电池自升温的方法,所述质子交换膜燃料电池自升温的方法包括:

步骤s110:获取电堆的实时温度和电堆内的每节电压值;

步骤s120:判断所述电堆的实时温度和电堆内的每节电压值是否满足控制条件一;

步骤s130:若满足控制条件一,则对所述电堆的阳极反应物进行饥饿控制;

步骤s140:判断所述电堆的实时温度和电堆内的每节电压值是否满足控制条件二;

步骤s150:若满足控制条件二,则停止对所述电堆的阳极反应物进行饥饿控制;

步骤s160:重复上述两个判断过程,直到所述电堆的实时温度满足启动条件,则控制启动电堆。

进一步地,所述步骤s120和s130中,还包括:

判断所述电堆的实时温度是否低于暖机温度,且所述电堆内的每节电压值是否均高于0v;

若所述电堆的实时温度低于所述暖机温度,且所述电堆内的每节电压值均高于0v,则对所述电堆的阳极反应物进行饥饿控制;

其中,所述暖机温度为45℃。

进一步地,所述步骤s140和s150中,还包括:

判断所述电堆的实时温度是否低于暖机温度,且所述电堆内的每节电压值是否均低于0v;

若所述电堆的实时温度低于所述暖机温度,且所述电堆内的每节电压值均低于0v,则停止对所述电堆的阳极反应物进行饥饿控制;

其中,所述暖机温度为45℃。

进一步地,所述步骤s160中,还包括:

重复上述两个判断过程,直到所述电堆的实时温度达到暖机温度,则控制启动电堆;

其中,所述暖机温度为45℃。

作为本发明的另一个方面,提供一种质子交换膜燃料电池自升温的装置,所述质子交换膜燃料电池自升温的装置包括:

温度传感器,用于获取电堆的实时温度;

电压巡检线,用于获取电堆内的每节电压值;

控制器,用于判断所述电堆的实时温度和电堆内的每节电压值是否满足控制条件一,若满足控制条件一,则对所述电堆的阳极反应物进行饥饿控制;及判断所述电堆的实时温度和电堆内的每节电压值是否满足控制条件二,若满足控制条件二,则停止对所述电堆的阳极反应物进行饥饿控制;以及重复上述两个判断过程,直到所述电堆的实时温度满足启动条件,则控制启动电堆。

作为本发明的另一个方面,提供一种质子交换膜燃料电池自升温的系统,包括:电堆、燃料供应系统、阳极前端供给阀、阳极尾端通断阀以及上述质子交换膜燃料电池自升温的装置,所述质子交换膜燃料电池自升温的装置包括温度传感器、电压巡检线以及控制器,其中,所述电堆通过阳极管路分别与所述阳极前端供给阀和阳极尾端通断阀连接,所述阳极前端供给阀和阳极尾端通断阀均通过驱动器和所述控制器连接,所述阳极前端供给阀还连接所述燃料供应系统,所述温度传感器分别设置在所述电堆两侧的阳极管路上,所述电压巡检线设置在所述电堆内的单电池上,所述温度传感器和电压巡检线均与所述控制器电连接。

进一步地,所述电堆包括第一支撑端板、第二支撑端板、进口、第一阳极流场板歧管、阳极流场、第二阳极流场板歧管以及出口,其中,所述电堆的左右两侧分别设置有用于支撑所述电堆的第一支撑端板和第二支撑端板,所述阳极管路通过所述进口连接所述第一阳极流场板歧管,所述第一阳极流场板歧管和第二阳极流场板歧管之间设置有所述阳极流场,所述第二阳极流场板歧管通过出口连接所述阳极管路。

进一步地,还包括电子负载,所述电子负载分别与所述电堆和控制器连接。

进一步地,还包括流体供应系统和流体供给阀,所述流体供应系统通过所述流体供给阀连接所述阳极管路,所述流体供给阀通过驱动器和所述控制器连接。

本发明提供的质子交换膜燃料电池自升温的方法具有以下优点:

(1)通过电堆阳极反应物饥饿,在电池阳极产生较大的过电势,使发电效率降低,产生较多废热,从而快速提升电池温度;

(2)通过阳极反应物饥饿,使电池阳极产生较大的过电位,可以使阳极催化剂层物理吸附或化学吸附的有毒物质得到有效的清除,防止有毒物质影响催化剂的使用寿命;

(3)该方法不存在反应物混合的可能性,十分安全,同时操作简单;

(4)无需引入额外部件,亦无需额外能量。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明,但并不构成对本发明的限制。

图1为本发明提供的质子交换膜燃料电池自升温的方法的流程图。

图2为本发明提供的质子交换膜燃料电池自升温的系统的结构示意图。

图3为本发明提供的质子交换膜燃料电池自升温的系统的一种具体实施方式结构示意图。

图4为本发明提供的质子交换膜燃料电池自升温的系统的另一种具体实施方式结构示意图。

图5为本发明提供的预热暖机升温曲线图。

图6为本发明提供的常温启动与利用阳极饥饿法预热暖机极化性能对比图。

具体实施方式

需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包括,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本实施例中提供了一种质子交换膜燃料电池自升温的方法,图1为本发明提供的质子交换膜燃料电池自升温的方法的流程图。

如图1所示,一种质子交换膜燃料电池自升温的方法,包括:

步骤s110:获取电堆的实时温度和电堆内的每节电压值;

步骤s120:判断所述电堆的实时温度和电堆内的每节电压值是否满足控制条件一;

步骤s130:若满足控制条件一,则对所述电堆的阳极反应物进行饥饿控制;

步骤s140:判断所述电堆的实时温度和电堆内的每节电压值是否满足控制条件二;

步骤s150:若满足控制条件二,则停止对所述电堆的阳极反应物进行饥饿控制;

步骤s160:重复上述两个判断过程,直到所述电堆的实时温度满足启动条件,则控制启动电堆。

优选地,所述步骤s120和s130中,还包括:

判断所述电堆的实时温度是否低于暖机温度,且所述电堆内的每节电压值是否均高于0v;

若所述电堆的实时温度低于所述暖机温度,且所述电堆内的每节电压值均高于0v,则对所述电堆的阳极反应物进行饥饿控制;

其中,所述暖机温度为45℃。

优选地,所述步骤s140和s150中,还包括:

判断所述电堆的实时温度是否低于暖机温度,且所述电堆内的每节电压值是否均低于0v;

若所述电堆的实时温度低于所述暖机温度,且所述电堆内的每节电压值均低于0v,则停止对所述电堆的阳极反应物进行饥饿控制;

其中,所述暖机温度为45℃。

优选地,所述步骤s160中,还包括:

重复上述两个判断过程,直到所述电堆的实时温度达到暖机温度,则控制启动电堆;

其中,所述暖机温度为45℃。

需要说明的是,(1)在进行燃料电池快速启动试验前,需要对上次使用过的电堆使用合适的温度,利用小电流加载对电堆进行吹扫,并同时对其内阻进行测试,使其保持在一堆范围内;(2)对电堆实施阳极反应物饥饿的前提条件是:电堆温度低于暖机温度(或45℃)且电堆单节电压高于0v;(3)无辅助自升温完成的定义为电池由常温达到电池暖机温度(一般为45℃,与膜电极性能有关)。

作为本发明的另一实施例,提供一种质子交换膜燃料电池自升温的装置,其中,所述质子交换膜燃料电池自升温的装置包括:

温度传感器,用于获取电堆的实时温度;

电压巡检线,用于获取电堆内的每节电压值;

控制器,用于判断所述电堆的实时温度和电堆内的每节电压值是否满足控制条件一,若满足控制条件一,则对所述电堆的阳极反应物进行饥饿控制;及判断所述电堆的实时温度和电堆内的每节电压值是否满足控制条件二,若满足控制条件二,则停止对所述电堆的阳极反应物进行饥饿控制;以及重复上述两个判断过程,直到所述电堆的实时温度满足启动条件,则控制启动电堆。

作为本发明的另一实施例,提供一种质子交换膜燃料电池自升温的系统,如图2所示,包括:电堆100、燃料供应系统110、阳极前端供给阀120、阳极尾端通断阀125以及上述质子交换膜燃料电池自升温的装置,所述质子交换膜燃料电池自升温的装置包括温度传感器、电压巡检线以及控制器200,其中,所述电堆100通过阳极管路分别与所述阳极前端供给阀120和阳极尾端通断阀125连接,所述阳极前端供给阀120和阳极尾端通断阀125均通过驱动器和所述控制器200连接,所述阳极前端供给阀120还连接所述燃料供应系统110,所述温度传感器分别设置在所述电堆100两侧的阳极管路上,所述电压巡检线设置在所述电堆100内的单电池上,所述温度传感器和电压巡检线均与所述控制器200电连接。

具体地,如图2所示,所述质子交换膜燃料电池自升温的系统,周期性中断pemfc阳极燃料的供应,使得pemfc中阳极部分处于燃料饥饿状态;所述质子交换膜燃料电池自升温的系统的具体工作原理如下:步骤1)温度传感器和电压巡检线将电堆100的实际温度和每节电压反馈给控制器200,控制器200判断是否需要进行阳极反应物饥饿,若温度低于45℃且电堆100单节电压高于0v,则施行阳极反应物饥饿,此时,控制器200下达命令给与之相连的驱动器(图中未显示),关闭所述阳极前端供给阀120;步骤2)当电堆100单节电压稍低于0v(研究发现短时间低程度反极对电池性能无影响),电压巡检将单电池电压反馈至控制器200,并命令驱动器,打开阳极前端供给阀120,使得燃料供应系统110为电池阳极供应燃料,停止对电堆阳极进行反应物饥饿;重复上述两个步骤至电池温度到达45℃以上或电池达到暖机温度,然后停止阳极反应物饥饿,按一定的控制策略正常启动电池。

优选地,所述电堆100包括第一支撑端板130、第二支撑端板140、进口150、第一阳极流场板歧管160、阳极流场170、第二阳极流场板歧管180以及出口190,其中,所述电堆100的左右两侧分别设置有用于支撑所述电堆100的第一支撑端板130和第二支撑端板140,所述阳极管路通过所述进口150连接所述第一阳极流场板歧管160,所述第一阳极流场板歧管160和第二阳极流场板歧管180之间设置有所述阳极流场170,所述第二阳极流场板歧管180通过出口190连接所述阳极管路。

优选地,如图3所示,还包括电子负载210,所述电子负载210分别与所述电堆100和控制器200连接。

具体地,如图3所示,所述质子交换膜燃料电池自升温的系统的具体工作原理如下:步骤1)温度传感器和电压巡检线将电堆100的实际温度和每节电压反馈给控制器200,控制器200判断是否需要进行阳极反应物饥饿,若温度低于45℃且电堆100单节电压高于0v,则施行阳极反应物饥饿,此时,控制器200下达命令给与之相连的驱动器(图中未显示),同时瞬时加载电子负载210,阳极前端供给阀120保持加载前供气量不变;2)当电堆100单节电压稍低于0v(研究发现短时间低程度反极对电池性能无影响),巡检将单电池电压反馈至控制器200,并命令驱动器,断开电子负载210。重复上述两个步骤至电池温度到达45℃以上或电池达到暖机温度,然后停止阳极反应物饥饿,按一定的控制策略正常启动电池。

需要说明的是,如图3所示,引入电子负载210,给pemfc瞬时加载,阳极反应物按照正常计量比供应,阳极反应物在加载的瞬时不增加,使阳极侧电化学反应消耗的速率高于前端燃料的供给速率,使得阳极侧至少有一部分催化层处于饥饿状态,增加电池的浓差极化过电势,降低发电效率,从而产生更多的废热来提升pemfc的温度。然后停止阳极反应物饥饿,按一定的控制策略正常运行电池。图3所示的pemfc系统中包括一个燃料供应系统110、一个控制器200,主要作用是控制阳极前端供给阀120的通断,同时控制电子负载210的加断载;一个驱动器,与控制器200关联,控制电堆100阳极饥饿间隔及持续时间,时间可以是固定的也可以是变化的。为保证电池正常运行,避免电池出现反极,阳极燃料饥饿间隔和持续时间需要基于某些参数,例如电池电压。在整个过程中需按照一定的控制策略启动电池,在重复间歇性中断中断燃料供给,直到电池温度达到暖机温度。

优选地,如图4所示,还包括流体供应系统111和流体供给阀121,所述流体供应系统111通过所述流体供给阀121连接所述阳极管路,所述流体供给阀121通过驱动器和所述控制器200连接。

具体地,如图4所示,所述质子交换膜燃料电池自升温的系统的具体工作原理如下:步骤1)温度传感器和电压巡检线将电堆100的实际温度和每节电压反馈给控制器200,控制器200判断是否需要进行阳极反应物饥饿,若温度低于45℃且电堆100单节电压高于0v,则施行阳极反应物饥饿,此时,控制器200下达命令给与之相连的驱动器(图中未显示),驱动阳极前端供给阀120关闭,为了防止燃料的突然中断引起pem两侧的气压差骤增对pem造成损害,降低电池活性和使用寿命,同时开启不含燃料的流体供给阀121;2)当电堆100单节电压稍低于0v(研究发现短时间低程度反极对电池性能无影响),巡检将单电池电压反馈至控制器200,并命令驱动器,打开阳极前端供给阀120,同时关闭不含燃料的流体供给阀121。重复上述两个步骤至电池温度到达暖机温度,然后停止阳极反应物饥饿,按一定的控制策略正常启动电池。

需要说明的是,如图4所示,在阳极燃料供应主管路中增加流体供给阀121,加入一支含有有惰性气体的支流,如氮气、氦气、氩气等。周期性脉冲通入阳极燃料供应管路,形成混合气体供给至阳极催化层,从而稀释燃料浓度,使pemfc中至少一部分催化层处于燃料饥饿状态,增加电池的浓差极化过电势,降低发电效率,从而产生更多的废热来提升pemfc的温度。然后停止阳极反应物饥饿,按一定的控制策略正常运行电池。图4所示的pemfc系统中包括一个燃料供应系统110,为电池阳极直接供应燃料。还包括一个控制器200,主要作用是控制阳极前端供给阀120和流体供给阀121的通断;还包括一个驱动器,与控制器200关联,由控制器200向驱动器下达命令,驱动阳极前端供给阀120和流体供给阀121的开断,控制电堆100阳极饥饿间隔及持续时间,时间可以是固定的也可以是变化的。为保证电池正常运行,避免电池出现反极,阳极燃料饥饿间隔和持续时间需要基于某些参数,例如电池电压。在整个过程中需按照一定的控制策略启动电池,在重复间歇性中断中断燃料供给,直到电池温度达到暖机温度,然后停止阳极反应物饥饿,按一定的控制策略正常启动电池。电池还应包含温度传感器、流量传感器、压力传感器和电压巡检等,这些参数直接反馈至控制器200,由控制器200向驱动器下达命令,控制阳极燃料饥饿的间隔和持续时间。

应当理解的是,图2、3、4中都包含一个燃料供应系统110、电堆100、控制器200、阳极前端供给阀120和尾端通断阀125;控制器200可以控制燃料供应系统110周期性中断燃料的供给,此外,还包含一个驱动器(图中未显示),与控制器200关联,控制阳极燃料中断的间隔和持续时间。为保证电池正常运行,避免电池出现反极,燃料供给的中断间隔和持续时间需基于某些参数,例如电池电压,避免电池出现长时间反极,重复间歇性中断燃料的供给,直至电池温度达到暖机温度,然后停止阳极反应物饥饿,按一定的控制策略正常启动电池。

电堆100还应在阳极管路进口处设有温度传感器、流量传感器、压力传感器,出口处设有温度传感器和压力传感器,电堆100单电池上设电压巡检(图中未显示),这些参数直接反馈至控制器200,由控制器200向驱动器下达命令,控制阳极燃料中断的间隔和持续时间。同时控制器200应与两个气体阀相关联,一个是位于阳极供气前端的供给阀,另一个位于阳极出口附近的控制阀。为了防止因pemfc阳极前端供给阀120的突然中断引起pem两侧压降的骤增而对pem造成机械损伤,控制器200控制阳极前端供给阀120关闭时,同时控制尾端通断阀125关闭,同样的,控制器200控制阳极前端供给阀120开启时,亦同时控制尾端通断阀125开启。

当电堆的实际温度值小于所述预设暖机温度值,且所述电堆的每节电压值小于所述预设电压值时,控制器200向驱动器下达命令,驱动器驱动阳极前端供给阀120开启以进行燃料的供给,同时驱动尾端通断阀125开启,燃料供应系统110中的燃料通过阳极前端供给阀120传输至阳极管路,阳极管路中的燃料经电堆100进口150传输至第一阳极流场板歧管160,经阳极流场170输送至三相反应界面场所阳极催化层,发生电化学反应,未参加反应的燃料经第二阳极流场板歧管180输送至电堆100出口190排出;图2-4中未显示阴极反应物的传质路径。

如图5所示,图5为本发明所述质子交换膜燃料电池自升温的系统应用的一个示例,该示例所采用的电堆由7节活性面积为300cm2的单体电池构成,采用本发明的质子交换膜燃料电池自升温的方法,电堆从室温22℃上升至暖机温度45.6℃仅用时5min。

如图6所示,图6为本发明所述质子交换膜燃料电池自升温的系统应用的一个示例,该示例所采用的电堆由7节活性面积为300cm2的单体电池构成。采用本发明的质子交换膜燃料电池自升温的方法对该电堆预热暖机至45.6℃,电池启动成功,性能达到1a/cm2@0.6v。作为对比,未采用本专利的方法对电堆进行预热暖机,直接常温启动电堆,电堆启动失败,电流仅开至50a,电堆出现水淹,无法继续加载,且电压持续下降。

可以理解的是,以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式,然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言,在不脱离本发明的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本发明的保护范围。


技术特征:

1.一种质子交换膜燃料电池自升温的方法,其特征在于,所述质子交换膜燃料电池自升温的方法包括:

步骤s110:获取电堆的实时温度和电堆内的每节电压值;

步骤s120:判断所述电堆的实时温度和电堆内的每节电压值是否满足控制条件一;

步骤s130:若满足控制条件一,则对所述电堆的阳极反应物进行饥饿控制;

步骤s140:判断所述电堆的实时温度和电堆内的每节电压值是否满足控制条件二;

步骤s150:若满足控制条件二,则停止对所述电堆的阳极反应物进行饥饿控制;

步骤s160:重复上述两个判断过程,直到所述电堆的实时温度满足启动条件,则控制启动电堆。

2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池自升温的方法,其特征在于,所述步骤s120和s130中,还包括:

判断所述电堆的实时温度是否低于暖机温度,且所述电堆内的每节电压值是否均高于0v;

若所述电堆的实时温度低于所述暖机温度,且所述电堆内的每节电压值均高于0v,则对所述电堆的阳极反应物进行饥饿控制;

其中,所述暖机温度为45℃。

3.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池自升温的方法,其特征在于,所述步骤s140和s150中,还包括:

判断所述电堆的实时温度是否低于暖机温度,且所述电堆内的每节电压值是否均低于0v;

若所述电堆的实时温度低于所述暖机温度,且所述电堆内的每节电压值均低于0v,则停止对所述电堆的阳极反应物进行饥饿控制;

其中,所述暖机温度为45℃。

4.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池自升温的方法,其特征在于,所述步骤s160中,还包括:

重复上述两个判断过程,直到所述电堆的实时温度达到暖机温度,则控制启动电堆;

其中,所述暖机温度为45℃。

5.一种质子交换膜燃料电池自升温的装置,其特征在于,所述质子交换膜燃料电池自升温的装置包括:

温度传感器,用于获取电堆的实时温度;

电压巡检线,用于获取电堆内的每节电压值;

控制器,用于判断所述电堆的实时温度和电堆内的每节电压值是否满足控制条件一,若满足控制条件一,则对所述电堆的阳极反应物进行饥饿控制;及判断所述电堆的实时温度和电堆内的每节电压值是否满足控制条件二,若满足控制条件二,则停止对所述电堆的阳极反应物进行饥饿控制;以及重复上述两个判断过程,直到所述电堆的实时温度满足启动条件,则控制启动电堆。

6.一种质子交换膜燃料电池自升温的系统,其特征在于,包括:电堆(100)、燃料供应系统(110)、阳极前端供给阀(120)、阳极尾端通断阀(125)以及权利要求5所述的质子交换膜燃料电池自升温的装置,所述质子交换膜燃料电池自升温的装置包括温度传感器、电压巡检线以及控制器(200),其中,所述电堆(100)通过阳极管路分别与所述阳极前端供给阀(120)和阳极尾端通断阀(125)连接,所述阳极前端供给阀(120)和阳极尾端通断阀(125)均通过驱动器和所述控制器(200)连接,所述阳极前端供给阀(120)还连接所述燃料供应系统(110),所述温度传感器分别设置在所述电堆(100)两侧的阳极管路上,所述电压巡检线设置在所述电堆(100)内的单电池上,所述温度传感器和电压巡检线均与所述控制器(200)电连接。

7.根据权利要求6所述的质子交换膜燃料电池自升温的系统,其特征在于,所述电堆(100)包括第一支撑端板(130)、第二支撑端板(140)、进口(150)、第一阳极流场板歧管(160)、阳极流场(170)、第二阳极流场板歧管(180)以及出口(190),其中,所述电堆(100)的左右两侧分别设置有用于支撑所述电堆(100)的第一支撑端板(130)和第二支撑端板(140),所述阳极管路通过所述进口(150)连接所述第一阳极流场板歧管(160),所述第一阳极流场板歧管(160)和第二阳极流场板歧管(180)之间设置有所述阳极流场(170),所述第二阳极流场板歧管(180)通过出口(190)连接所述阳极管路。

8.根据权利要求6所述的质子交换膜燃料电池自升温的系统,其特征在于,还包括电子负载(210),所述电子负载(210)分别与所述电堆(100)和控制器(200)连接。

9.根据权利要求6所述的质子交换膜燃料电池自升温的系统,其特征在于,还包括流体供应系统(111)和流体供给阀(121),所述流体供应系统(111)通过所述流体供给阀(121)连接所述阳极管路,所述流体供给阀(121)通过驱动器和所述控制器(200)连接。

技术总结
本发明涉及燃料电池技术领域,具体公开了一种质子交换膜燃料电池自升温的方法,包括:获取电堆的实时温度和电堆内的每节电压值;判断电堆的实时温度和电堆内的每节电压值是否满足控制条件一;若满足控制条件一,则对电堆的阳极反应物进行饥饿控制;判断电堆的实时温度和电堆内的每节电压值是否满足控制条件二;若满足控制条件二,则停止对电堆的阳极反应物进行饥饿控制;重复上述两个判断过程,直到所述电堆的实时温度满足启动条件,则控制启动电堆。本发明还公开了一种质子交换膜燃料电池自升温的装置及系统。本发明提供的质子交换膜燃料电池自升温的方法,无需引入额外的部件,也无需消耗额外的能源,能够实现燃料电池快速升温至暖机温度。

技术研发人员:娄正;田丹;张丽芳
受保护的技术使用者:无锡威孚高科技集团股份有限公司
技术研发日:2021.04.25
技术公布日:2021.08.03

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