CN103208641A - 电场-膜电极燃料电池堆及其智能均衡电场管理系统 - Google Patents
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Abstract
电场-膜电极燃料电池堆及其智能均衡电场管理系统，电场-膜电极燃料电池堆包括若干电场-膜电极组合结构的燃料电池，每个电场-膜电极组合结构的燃料电池包括第一电极、第二电极以及第一电极和第二电极之间的电解质，第一电极和第二电极至少一个电极外面设有与该电极绝缘的网栅电场电极膜，网栅电场电极膜的膜面是采用均部多数量通气微型孔的聚四氟乙烯绝缘膜，聚四氟乙烯绝缘膜的中间夹层内设有导电金属膜。本发明电场-膜电极燃料电池堆结构简单，可以减少活化损失、燃料的穿透和内部短路电流及欧姆损失；其智能均衡电场管理系统简单方便，通过自身键盘与显示器操作，可以网络管理控制E-MEA燃料电池堆发电，提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池应用技术领域，尤其涉及一种低温使用的电场-膜电极燃料电池堆及其智能均衡电场管理隔离电源系统。
背景技术
当前国内外燃料电池结构是由“阳极-电解质-阴极”所组成的三合一组件MEA (Membrane Electrode Assembly)。电解质的类型决定了燃料电池的工作温度，而电极上所采用的催化剂是促进燃料剂与氧化剂的电化学反应速率。低温燃料电池大致可分为：碱性燃料电池(AFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)、甲醇燃料电池(DMFC)。
其中甲醇燃料电池(DMFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极和阳极的催化材料是铂，当前工艺是将很小的Pt金属粒子担载在具有良好分散性的碳粉表面，使Pt用量降低到0.2mg/cm2-0.1mg/cm2，极大降低了燃料电池的成本。但是由于阴极和阳极的催化材料铂用量的减少，使得甲醇燃料电池(DMFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)的功率密度在长期工作时稳定性不好，造成发电效率逐渐下降，工作寿命缩短。
现有公知的低温燃料电池基本结构由“阳极-电解质-阴极”所组成的三合一组件的MEA燃料电池，以及工作原理参看图1所示。
参看附图1中A图、B图，1.0为电解质；2.0为阳极；3.0为阴极(三层界面紧密交接，并合并为一体的组件)；MEA燃料电池基本结构中，电解质1.0包含有电解层1.1、催化层1.2与催化层1.3。电解层与催化层分别与阳极2.0、阴极3.0的交界面紧密交接。阳极2.0与阴极3.0分别有阳极导流槽2.1与阴极导流槽3.1。
酸性电解质(PEM)燃料电池的阴阳极反应和电子流:
阳极：2H2 → 4H++4e-
阴极：O2+4e-+4H+ → 2H2O
碱性电解质(AFC)燃料电池的阴阳极反应和电子流:
阳极：2H2+4OH- → 4H2O+4e-
阴极：O2+4e-+2H2O → 4OH-
由“阳极-电解质-阴极”三合一组成的MEA燃料电池，其影响电压降的主要原因有：活化损失、燃料的穿透和内部短路电流、欧姆损失、传质或浓度损失。
如在一个质子交换膜(PEM)燃料电池中，酸性电解质与阴阳电极总有连续的电子流流向电解质或从电解质流出，形成活化损失；质子交换膜(PEM)电解质是离子传导型电解质，但它总是可以发生少量的电子传导，以及氢分子从阳极通过电解质渗漏到阴极，在阴极与氧反应，形成燃料的穿透和内部短路电流；而欧姆损失是电极的电阻和质子交换膜(PEM)电解质中离子流动遇到的阻力。
本发明是在中国已公布的200910031035.0号发明专利：“电场-膜电极组合结构的燃料电池装置及其可逆式再生氢氧电解装置”的基础上，针对电场-膜电极组件的燃料电池，简称E-MEA燃料电池，并由多个E-MEA燃料电池串联形成E-MEA燃料电池堆，发明相对应的智能均衡电场管理隔离电源装置，实现E-MEA燃料电池堆使用非贵金色催化剂的条件下高效率发电。
发明内容
为了克服现有“阳极-电解质-阴极”所组成的MEA燃料电池，无法减少活化损失、燃料的穿透和内部短路电流及欧姆损失。本发明提供一种电场-膜电极燃料电池堆及其智能均衡电场管理系统。
为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：
一种电场-膜电极燃料电池堆，包括若干电场-膜电极组合结构的燃料电池，所述每个电场-膜电极组合结构的燃料电池包括第一电极、第二电极以及第一电极和第二电极之间的电解质，所述第一电极和第二电极至少一个电极外面设有与该电极绝缘的网栅电场电极膜，所述网栅电场电极膜的膜面是采用均部多数量通气微型孔的聚四氟乙烯绝缘膜，聚四氟乙烯绝缘膜设有中间夹层，中间夹层内设有导电金属膜，所述导电金属膜在四氟乙烯绝缘膜一端设有引出导电接线的端面。
作为本发明的进一步改进，所述电场-膜电极燃料电池堆为电场-膜电极五合一“电场极-阳极-电解质-阴极-电场极”或四合一“电场极-阳极-电解质-阴极”组合结构的E-MEA燃料电池，其中，所述电场-膜电极五合一燃料电池的阳极外面设有与该阳极绝缘的网栅电场正极膜，阴极的外面设有与该阴极绝缘的网栅电场负极膜，所述网栅电场正极膜和网栅电场负极膜分别引出电场正极端子及电场负极端子，电场正极端子及电场负极端子与直流电源连接；所述电场-膜电极四合一燃料电池的阳极外面设有与该阳极绝缘的网栅电场正极膜，所述网栅电场正极膜引出电场正极端子，电场正极端子及电池负极与直流电源连接。
作为本发明的进一步改进，所述的电池装置为碱性燃料电池、或质子交换膜燃料电池、或甲醇燃料电池。
作为本发明的进一步改进，所述电场-膜电极燃料电池堆由若干电场-膜电极组合结构的燃料电池串联组成。
作为本发明的进一步改进，所述电场-膜电极五合一组合结构的燃料电池包括电解质、阳极、阴极、绝缘网栅电场正极膜、绝缘网栅电场负极膜、电场正极端子、电场负极端子、阳极导流板槽、负极导流板槽。
作为本发明的进一步改进，所述电场-膜电极四合一组合结构的燃料电池包括电解质、阳极、阴极、绝缘网栅电场正极膜、电场正极端子、阳极导流板槽、负极导流板槽。
相应地，一种电场-膜电极燃料电池堆智能均衡电场管理系统，所述系统包括若干分别与电场-膜电极组合结构的燃料电池相连的单元电场电源以及与所述单元电场电源相连的智能均衡电场主控制电路。
作为本发明的进一步改进，所述每个单元电场电源电路完全相同，且每个单元电场电源电路有12路相互电隔离的电场电压源，所述电压源的电压大于2V。
作为本发明的进一步改进，所述单元电场电源的电路包括第一电路、第二电路、第三电路，其中：
第一电路包括TOPSwitch电路芯片UL1、可调分流基准源芯片TL1，控制光耦合器GL1，开关隔离变压器L1，三端可调稳压电路E1…E6，整流二极管D1…D6，各路电压检测光耦合器G1…G6，二极管DL1-1…DL1-3，电感LU1，电阻RL1-1…RL1-4，电阻(R1-1…R1-4)、(R2-1…R2-4)、(R3-1…R3-4)…(R6-1…R6-4)，电容CL1-1…CL1-5，电容(C1-1、C1-2)、(C2-1、C2-2)、(C3-1、C3-2)…(C6-1、C6-2)；
第二电路包括TOPSwitch电路芯片UL2，可调分流基准源芯片TL2，控制光耦合器GL2，开关隔离变压器L2，三端可调稳压电路E7…E12，整流二极管D7…D12，各路电压检测光耦合器G7…G12，二极管DL2-1…DL2-3，电感LU2，电阻RL2-1…RL2-4，电阻(R7-1…R7-4)、(R8-1…R8-4)、(R9-1…R9-4)…(R12-1…R12-4)，电容CL2-1…CL2-5，电容(C7-1、C7-2)、(C8-1、C8-2)、(C9-1、C9-2)…(C12-1、C12-2)；
第三电路包括微处理器IC1，复位电路IC2，I2C总线隔离器IC3，EV电源开关控制管T1，耦合器D1，DC/DC转换稳压器，电容C1…C8，电阻R1…R6，电感LD，晶振Z1。
作为本发明的进一步改进，所述微处理器IC1中引脚包括P0.0…P0.7、P2.0、P2.1、P2.6、P2.7共12个I/O口，相对应的连接到电压检测光耦合器G1…G12的输出端，检测12路电场电源是否有电压，当12路电场电源正常工作有电压时，光耦合器G1…G12的输出端为高电平；微处理器IC1中引脚P1.7口为低电平时，EV电源开关控制管T1导通；微处理器IC1中SDA、SCL通信I2C总线接口，通过I2C总线隔离器IC3与智能均衡电场主控制电路进行数据通信。
作为本发明的进一步改进，所述智能均衡电场主控制电路包括微处理器ICB1，复位电路ICB2，CAN总线光隔离器ICB3与ICB4，CAN总线驱动电路ICB5，DC/DC转换隔离稳压器ICB6，三端稳压器ICB7，DC/DC转换隔离稳压器ICB8，显示器ICB9，键盘JP，EV电源开关控制管TB2，耦合器TB1，单元电场电源U1…UN，E-MEA燃料电池堆DT1…DTN，霍尔电流传感器HL，电容CB1…CB17，电阻RB1…RB21，电位器RW，晶振Z。
作为本发明的进一步改进，所述微处理器ICB1中SDA、SCL通信I2C总线接口与单元电场电源U1…UN、显示器ICB9的SDA、SCL通信接口连接，用于管理与控制单元电场电源U1…UN；微处理器ICB1中AD采集P37引脚连接电流霍尔传感器输出端经电位器RW调校的模拟电压值，进行模拟数字转换采集，检测E-MEA燃料电池堆发电电流；微处理器ICB1中通讯串口RXDC、TXDC经CAN总线光隔离器ICB3与ICB4、CAN总线驱动电路ICB5，形成隔离型CAN总线通讯接口供外部远程上位机通信连接，可以形成远程管理控制E-MEA燃料电池堆发电。
本发明电场-膜电极燃料电池堆结构简单，可以减少活化损失、燃料的穿透和内部短路电流及欧姆损失；其智能均衡电场管理系统简单方便，通过自身键盘与显示器操作，可以网络管理控制E-MEA燃料电池堆发电，提高了工作效率。
附图说明
图1（包括图1-A、图1-B、图1-C）为现有MEA燃料电池结构与工作原理示意图；
图2为本发明第一实施方式中双电极E-MEA燃料电池结构与工作原理示意图；其中图2-A为酸性电解质燃料电池的阴阳极反应和电子流；图2-B为碱性电解质燃料电池的阴阳极反应和电子流）；
图3为本发明第二实施方式中单电极E-MEA燃料电池结构与工作原理示意图；其中图2-A为酸性电解质燃料电池的阴阳极反应和电子流；图2-B为碱性电解质燃料电池的阴阳极反应和电子流）；
图4为本发明的绝缘网栅电场正极膜或负极膜结构图(其中，图4a为侧视图，图4b为图4a中A-A方向剖视图)；
图5 为本发明第一实施方式中双电场极E-MEA燃料电池堆智能均衡电场管理系统框图；
图6 为本发明第二实施方式中单电场极E-MEA燃料电池堆智能均衡电场管理系统框图；
图7为本发明一实施方式中单元电场电源电路原理图；
图8 为本发明一实施方式中智能均衡电场主控制电路原理图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
本发明的一种电场-膜电极燃料电池堆，包括若干电场-膜电极组合结构的燃料电池，每个电场-膜电极组合结构的燃料电池包括第一电极、第二电极以及第一电极和第二电极之间的电解质，第一电极和第二电极至少一个电极外面设有与该电极绝缘的网栅电场电极膜，网栅电场电极膜的膜面是采用均部多数量通气微型孔的聚四氟乙烯绝缘膜，聚四氟乙烯绝缘膜设有中间夹层，中间夹层内设有导电金属膜，导电金属膜在四氟乙烯绝缘膜一端设有引出导电接线的端面。
参照图2所示，本发明第一实施方式中的一种双电场极E-MEA燃料电池是由电解质1.0、阳极2.0、阴极3.0、绝缘网栅电场正极膜2.2、绝缘网栅电场负极膜3.2、电场正极端子2.3、电场负极端子3.3、阳极导流板槽2.1、负极导流板槽3.1主要部件所组成。其中电解质1.0包括质子交换膜1.1、阳极催化层1.2、阴极催化层1.3；直流电源4.0是提供绝缘网栅电场正极膜2.2、绝缘网栅电场负极膜3.2的电场电源，主要功能是为MEA膜电极所组成的三合一组件提供稳定或调控的内电场E，RL是燃料电池供电的外负载；双电场极E-MEA燃料电池是由“电场极-阳极-电解质-阴极-电场极”组成的“五合一”组合结构燃料电池。
参照图3所示，本发明第二实施方式中的一种单电场极E-MEA燃料电池是由电解质1.0、阳极2.0、阴极3.0、绝缘网栅电场正极膜2.2、电场正极端子2.3、阳极导流板槽2.1、负极导流板槽3.1主要部件所组成，其中电解质1.0包括质子交换膜1.1、阳极催化层1.2、阴极催化层1.3；直流电源4.0是提供绝缘网栅电场正极膜2.2、阴极3.0的电场电源，主要功能是为MEA膜电极所组成的三合一组件，提供稳定或调控的内电场E，RL是燃料电池供电的外负载；单电场极E-MEA燃料电池是由“电场极-阳极-电解质-阴极”组成的“四合一”组合结构燃料电池。
参照图4a和4b所示，为第一实施方式和第二实施方式中E-MEA燃料电池中绝缘网栅电场正极膜或负极膜结构图，网栅电场电极膜的膜面是采用均部多数量通气微型孔1-3的聚四氟乙烯绝缘膜1-1，聚四氟乙烯绝缘膜1-1设有中间夹层，中间夹层内设有导电金属1-2膜，导电金属膜1-2在四氟乙烯绝缘膜1-1一端设有引出导电接线的端面。通过引入上述绝缘网栅电场正极膜或负极膜，可以减少活化损失、燃料的穿透和内部短路电流及欧姆损失。
参照图5所示，为本发明第一实施方式中双电场极E-MEA燃料电池堆智能均衡电场管理系统框图，其主要由双电场极E-MEA燃料电池DY1、DY2、DY3…DYn组成的双电场极E-MEA燃料电池堆与智能均衡电场管理隔离电源装置所组成；其中双电场极E-MEA燃料电池堆中每个相邻电池输出正负极进行串联，双电场极E-MEA燃料电池堆总输出电压为V=(Vn+)－(V1-)；智能均衡电场管理隔离电源装置主要由单元电场电源1…单元电场电源N、智能均衡电场主控制电路所组成，其中N个单元电场电源(单元电场电源1…单元电场电源N)中，每个单元电场电源电路完全相同；每个单元电场电源电路有12路相互电隔离的电场电压源E1=(E1+)-(E1-)、E2=(E2+)-(E2-)、E3=(E3+)-(E3-)…E12=(E12+)-(E12-)，并且电压源电压E1= E2=E3…=E12﹥2V；双电场极E-MEA燃料电池堆中，电池DY1、DY2、DY3…DYn阳极对应的电场正极端子与阴极对应的电场负极端子，相对应连接到N个单元电场电源的E1+、E1-、E2+、E2-、E3+、E3-…E12+、E12-。
参照图6所示，为本发明第二实施方式中单电场极E-MEA燃料电池堆智能均衡电场管理系统框图，其主要由单电场极E-MEA燃料电池DY1、DY2、DY3…DYn组成的单电场极E-MEA燃料电池堆与智能均衡电场管理隔离电源装置所组成；其中单电场极E-MEA燃料电池堆中每个相邻电池输出正负极进行串联，单电场极E-MEA燃料电池堆总输出电压为V=(Vn+)－(V1-)；智能均衡电场管理隔离电源装置主要由单元电场电源1…单元电场电源N、智能均衡电场主控制电路所组成，其中N个单元电场电源(单元电场电源1…单元电场电源N)中，每个单元电场电源电路完全相同；每个单元电场电源电路有12路相互电隔离的电场电压源E1=(E1+)-(E1-)、E2=(E2+)-(E2-)、E3=(E3+)-(E3-)…E12=(E12+)-(E12-)，并且电压源电压E1= E2=E3…=E12﹥2V；单电场极E-MEA燃料电池堆中，电池DY1、DY2、DY3…DYn阳极对应的电场正极端子与电池阴极，相对应连接到N个单元电场电源的E1+、E1-、E2+、E2-、E3+、E3-…E12+、E12-。
参照图7所示，为本发明电场-膜电极燃料电池堆的智能均衡电场管理系统中单元电场电源电路原理图，单元电场电源电路主要由第一电路100、第二电路101、第三电路200三大部分组成；其中第一电路100、第二电路101是完全相同的TOPSwitch超宽输入隔离式稳压开关电源，并通过开关隔离变压器L1、L2各自6个次级线圈(N1-1、N1-2…N1-6 ；N2-1、N2-2…N2-6)，经各自的整流与稳压电路输出12路相互隔离的电场电源E1=(E1+)-(E1-)…E12=(E12+)-(E12-)，而且相互隔离的电源电压E1=E2=E3…=E12﹥2V。
第一电路100包括TOPSwitch电路芯片UL1、可调分流基准源芯片TL1，控制光耦合器GL1，开关隔离变压器L1，三端可调稳压电路E1…E6，整流二极管D1…D6，各路电压检测光耦合器G1…G6，二极管DL1-1…DL1-3，电感LU1，电阻RL1-1…RL1-4，电阻(R1-1…R1-4)、(R2-1…R2-4)、(R3-1…R3-4)…(R6-1…R6-4)，电容CL1-1…CL1-5，电容(C1-1、C1-2)、(C2-1、C2-2)、(C3-1、C3-2)…(C6-1、C6-2)；
第二电路101包括TOPSwitch电路芯片UL2，可调分流基准源芯片TL2，控制光耦合器GL2，开关隔离变压器L2，三端可调稳压电路E7…E12，整流二极管D7…D12，各路电压检测光耦合器G7…G12，二极管DL2-1…DL2-3，电感LU2，电阻RL2-1…RL2-4，电阻(R7-1…R7-4)、(R8-1…R8-4)、(R9-1…R9-4)…(R12-1…R12-4)，电容CL2-1…CL2-5，电容(C7-1、C7-2)、(C8-1、C8-2)、(C9-1、C9-2)…(C12-1、C12-2)；
第三电路200包括微处理器IC1，复位电路IC2，I2C总线隔离器IC3，EV电源开关控制管T1，耦合器D1，DC/DC转换稳压器，电容C1…C8，电阻R1…R6，电感LD，晶振Z1。
其中微处理器IC1中引脚P0.0…P0.7、P2.0、P2.1、P2.6、P2.7共12个I/O口，相对应的连接到电压检测光耦合器G1…G12的输出端，检测12路电场电源是否有电压，当12路电场电源正常工作有电压时，光耦合器G1…G12的输出端为高电平；微处理器IC1中引脚P1.7口为低电平时，EV电源开关控制管T1导通，EV电源电压范围24VDC-48VDC；微处理器IC1中SDA、SCL通信I2C总线接口，通过I2C总线隔离器IC3与智能均衡电场主控制电路进行数据通信。
参照图8所示，为本发明电场-膜电极燃料电池堆的智能均衡电场管理系统中智能均衡电场主控制电路原理图。电路主要由微处理器ICB1、复位电路ICB2、CAN总线光隔离器ICB3与ICB4、CAN总线驱动电路ICB5、DC/DC转换隔离稳压器ICB6、三端稳压器ICB7、DC/DC转换隔离稳压器ICB8、显示器ICB9、键盘JP、EV电源开关控制管TB2、耦合器TB1、单元电场电源U1…UN、E-MEA燃料电池堆DT1…DTN、霍尔电流传感器HL、电容CB1…CB17、电阻RB1…RB21、电位器RW、晶振Z所组成。
其中微处理器ICB1中SDA、SCL通信I2C总线接口与单元电场电源U1…UN、显示器ICB9的SDA、SCL通信接口连接，管理与控制单元电场电源U1…UN；单元电场电源U1…UN中每个单元电场电源输出的12路电场电源(E1+、E1-)、(E2+、E2-)…(E12+、E12-)，相对应连接E-MEA燃料电池堆DT1…DTN中每个单体电池(DY1…DY12)电场正极端子与电场负极端子；微处理器ICB1中AD采集P37引脚连接电流霍尔传感器输出端经电位器RW调校的模拟电压值，进行模拟数字转换采集，检测E-MEA燃料电池堆发电电流；智能均衡电场主控制电路通过自身键盘与显示器操作，就地管理控制E-MEA燃料电池堆发电；微处理器ICB1中通讯串口RXDC、TXDC经CAN总线光隔离器ICB3与ICB4、CAN总线驱动电路ICB5，形成隔离型CAN总线通讯接口供外部远程上位机通信连接，可以形成远程管理控制E-MEA燃料电池堆发电。
由以上技术方案可以看出，本发明电场-膜电极燃料电池堆结构简单，可以减少活化损失、燃料的穿透和内部短路电流及欧姆损失；其智能均衡电场管理系统简单方便，通过自身键盘与显示器操作，可以网络管理控制E-MEA燃料电池堆发电，提高了工作效率。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1. 一种电场-膜电极燃料电池堆，包括若干电场-膜电极组合结构的燃料电池，所述每个电场-膜电极组合结构的燃料电池包括第一电极、第二电极以及第一电极和第二电极之间的电解质，其特征在于，所述第一电极和第二电极至少一个电极外面设有与该电极绝缘的网栅电场电极膜，所述网栅电场电极膜的膜面是采用均部多数量通气微型孔的聚四氟乙烯绝缘膜，聚四氟乙烯绝缘膜设有中间夹层，中间夹层内设有导电金属膜，所述导电金属膜在四氟乙烯绝缘膜一端设有引出导电接线的端面。
2. 根据权利要求1所述的电场-膜电极燃料电池堆，其特征在于，所述电场-膜电极燃料电池堆为电场-膜电极五合一“电场极-阳极-电解质-阴极-电场极”或四合一“电场极-阳极-电解质-阴极”组合结构的E-MEA燃料电池；其中，所述电场-膜电极五合一燃料电池的阳极外面设有与该阳极绝缘的网栅电场正极膜，阴极的外面设有与该阴极绝缘的网栅电场负极膜，所述网栅电场正极膜和网栅电场负极膜分别引出电场正极端子及电场负极端子，电场正极端子及电场负极端子与直流电源连接；所述电场-膜电极四合一燃料电池的阳极外面设有与该阳极绝缘的网栅电场正极膜，所述网栅电场正极膜引出电场正极端子，电场正极端子及电池负极与直流电源连接。
3. 根据权利要求1所述的电场-膜电极燃料电池堆，其特征在于，所述的电池装置为碱性燃料电池、或质子交换膜燃料电池、或甲醇燃料电池；所述电场-膜电极燃料电池堆由若干电场-膜电极组合结构的燃料电池串联组成。
4. 根据权利要求2所述的电场-膜电极燃料电池堆，其特征在于，所述电场-膜电极五合一组合结构的燃料电池包括电解质、阳极、阴极、绝缘网栅电场正极膜、绝缘网栅电场负极膜、电场正极端子、电场负极端子、阳极导流板槽、负极导流板槽；
所述电场-膜电极四合一组合结构的燃料电池包括电解质、阳极、阴极、绝缘网栅电场正极膜、电场正极端子、阳极导流板槽、负极导流板槽。
5. 一种权利要求1所述的电场-膜电极燃料电池堆智能均衡电场管理系统，其特征在于，所述系统包括若干分别与电场-膜电极组合结构的燃料电池相连的单元电场电源以及与所述单元电场电源相连的智能均衡电场主控制电路。
6. 根据权利要求5所述的智能均衡电场管理系统，其特征在于，所述每个单元电场电源电路完全相同，且每个单元电场电源电路有12路相互电隔离的电场电压源，所述电压源的电压大于2V。
7. 根据权利要求5所述的智能均衡电场管理系统，其特征在于，所述单元电场电源的电路包括第一电路、第二电路、第三电路，其中：
第一电路包括TOPSwitch电路芯片UL1、可调分流基准源芯片TL1，控制光耦合器GL1，开关隔离变压器L1，三端可调稳压电路E1…E6，整流二极管D1…D6，各路电压检测光耦合器G1…G6，二极管DL1-1…DL1-3，电感LU1，电阻RL1-1…RL1-4，电阻(R1-1…R1-4)、(R2-1…R2-4)、(R3-1…R3-4)…(R6-1…R6-4)，电容CL1-1…CL1-5，电容(C1-1、C1-2)、(C2-1、C2-2)、(C3-1、C3-2)…(C6-1、C6-2)；
第二电路包括TOPSwitch电路芯片UL2，可调分流基准源芯片TL2，控制光耦合器GL2，开关隔离变压器L2，三端可调稳压电路E7…E12，整流二极管D7…D12，各路电压检测光耦合器G7…G12，二极管DL2-1…DL2-3，电感LU2，电阻RL2-1…RL2-4，电阻(R7-1…R7-4)、(R8-1…R8-4)、(R9-1…R9-4)…(R12-1…R12-4)，电容CL2-1…CL2-5，电容(C7-1、C7-2)、(C8-1、C8-2)、(C9-1、C9-2)…(C12-1、C12-2)；
第三电路包括微处理器IC1，复位电路IC2，I2C总线隔离器IC3，EV电源开关控制管T1，耦合器D1，DC/DC转换稳压器，电容C1…C8，电阻R1…R6，电感LD，晶振Z1。
8. 根据权利要求7所述的智能均衡电场管理系统，其特征在于，所述微处理器IC1中引脚包括P0.0…P0.7、P2.0、P2.1、P2.6、P2.7共12个I/O口，相对应的连接到电压检测光耦合器G1…G12的输出端，检测12路电场电源是否有电压，当12路电场电源正常工作有电压时，光耦合器G1…G12的输出端为高电平；微处理器IC1中引脚P1.7口为低电平时，EV电源开关控制管T1导通；微处理器IC1中SDA、SCL通信I2C总线接口，通过I2C总线隔离器IC3与智能均衡电场主控制电路进行数据通信。
9. 根据权利要求5所述的智能均衡电场管理系统，其特征在于，所述智能均衡电场主控制电路包括微处理器ICB1，复位电路ICB2，CAN总线光隔离器ICB3与ICB4，CAN总线驱动电路ICB5，DC/DC转换隔离稳压器ICB6，三端稳压器ICB7，DC/DC转换隔离稳压器ICB8，显示器ICB9，键盘JP，EV电源开关控制管TB2，耦合器TB1，单元电场电源U1…UN，E-MEA燃料电池堆DT1…DTN，霍尔电流传感器HL，电容CB1…CB17，电阻RB1…RB21，电位器RW，晶振Z。
10. 根据权利要求9所述的智能均衡电场管理系统，其特征在于，所述微处理器ICB1中SDA、SCL通信I2C总线接口与单元电场电源U1…UN、显示器ICB9的SDA、SCL通信接口连接，用于管理与控制单元电场电源U1…UN；微处理器ICB1中AD采集P37引脚连接电流霍尔传感器输出端经电位器RW调校的模拟电压值，进行模拟数字转换采集，检测E-MEA燃料电池堆发电电流；微处理器ICB1中通讯串口RXDC、TXDC经CAN总线光隔离器ICB3与ICB4、CAN总线驱动电路ICB5，形成隔离型CAN总线通讯接口供外部远程上位机通信连接，可以形成网络管理控制E-MEA燃料电池堆发电。
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