CN105810978A - 甲醇重整燃料电池输出功率的动态响应控制方法 - Google Patents

甲醇重整燃料电池输出功率的动态响应控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种甲醇重整燃料电池输出功率的动态响应控制方法。本发明的技术方案是：包括以下步骤：根据甲醇重整燃料电池的负载确定需求功率的变化，如果需求功率大于现有功率，则判断甲醇重整燃料电池需要进入高输出状态，并转到步骤b，如果需求功率小于现有功率，则判断甲醇重整燃料电池需要进入低输出状态，并转到步骤c；本发明提供的方案如果要提高或降低甲醇重整燃料电池的输出功率就要首先要反向调整来降低和提高其输出功率，接着其输出功率才会逐渐提高和降低。

Description

甲醇重整燃料电池输出功率的动态响应控制方法
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种甲醇重整燃料电池输出功率的动态响应控制方法。
背景技术
现有技术的甲醇重整燃料电池的工作过程首先需要满足两个条件，一是电堆需要在一种热的环境下，并且MEA（膜电极组合）的膜处于激活状态，另外重整室的催化剂要处于一种高温被激活状态。发电的过程则需要将甲醇水（甲醇与水的混合物）注入重整室中发生重整反应后生产氢气，氢气进入电堆并在MEA上作用产生直流电和发热，这部分氢气不会完全反应，未反应的氢气进入外部的氧化室发生氧化反应产生热量，这部分热量会导入重整室来为重整室加热，氢气的量决定了重整室的温度，重整室的温度越高则发生重整反应所产生的氢气的量越多。整个系统利用各部分的能量或者余热实现自循环运行。当需求功率比较恒定时，整个系统会非常稳定的运行。而当需求功率发生变化时，这就需要一种非常完善和缜密的控制方法来对整个燃料电池系统进行实时调整。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的主要目的在于提供一种根据需求功率的变化来调整甲醇重整燃料电池功率的动态响应控制方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种甲醇重整燃料电池输出功率的动态响应控制方法，包括以下步骤：
a、根据甲醇重整燃料电池的负载确定需求功率的变化，如果需求功率大于现有功率，则判断甲醇重整燃料电池需要进入高输出状态，并转到步骤b，如果需求功率小于现有功率，则判断甲醇重整燃料电池需要进入低输出状态，并转到步骤c；
b、降低进入电堆中的空气进入量，电堆的输出功率首先变小，接着重整室温度升高并产生更多的氢气，经过时间t1后，提高进入电堆中的空气进入量并转到步骤d；
c、提高进入电堆中的空气进入量,电堆的输出功率首先变大，接着重整室温度降低并且氢气的产生量降低，经过时间t3后，降低进入电堆中的空气进入量并转到步骤e；
d、经过时间t2后，转到步骤a；
e、经过时间t4后，转到步骤a。
优选的，所述进入电堆以及重整室中的空气通过同一个鼓风机输入。
优选的，所述鼓风机与电堆以及重整室之间连接有风阀。
优选的，所述电堆中未完全反应的氢气通过燃烧室燃烧后产生热量，所述热量进入重整室中。
本发明相对于现有技术具有如下优点，当需求功率发生变化时，通过反向调整空气进入量，首先略微增加或者降低功率再来可以大幅降低或者提高功率，本发明的方案是一种非常完善和缜密的控制方法从而对整个燃料电池系统进行实时调整。
附图说明
图1为本发明中当需求功率大于现有功率时甲醇重整燃料电池的输出功率与时间关系的坐标图；
图2为本发明中当需求功率小于现有功率时甲醇重整燃料电池的输出功率与时间关系的坐标图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，一种甲醇重整燃料电池输出功率的动态响应控制方法，包括以下步骤：
a、根据甲醇重整燃料电池的负载确定需求功率的变化，如果需求功率大于现有功率，则判断甲醇重整燃料电池需要进入高输出状态，并转到步骤b，如果需求功率小于现有功率，则判断甲醇重整燃料电池需要进入低输出状态，并转到步骤c；
b、降低进入电堆中的空气进入量，电堆的输出功率首先变小，接着重整室温度升高并产生更多的氢气，经过时间t1后，提高进入电堆中的空气进入量并转到步骤d；
c、提高进入电堆中的空气进入量,电堆的输出功率首先变大，接着重整室温度降低并且氢气的产生量降低，经过时间t3后，降低进入电堆中的空气进入量并转到步骤e；
d、经过时间t2后，转到步骤a；
e、经过时间t4后，转到步骤a。
参照图1，为本发明中当需求功率大于现有功率时甲醇重整燃料电池的输出功率与时间关系的坐标图。其调整的步骤依次为abd，首先经过a步骤判断甲醇重整燃料电池需要进入高输出状态，接着转到步骤b，这一步骤调整的原理是要提高甲醇重整燃料电池的输出功率则需要使得能够进入电堆中的氢气的量增加，而增加氢气的量则需要重整室中能够重整反应出更多的氢气，因为重整室温度的提高会产生更多的氢气，而要提高重整室的温度就要提高电堆中未反应的氢气的量，这部分氢气的量首先提高就能够使得重整室的温度提高，所以通过降低进入电堆中的空气进入量，这样电堆的输出功率首先变小，电堆中未反应的氢气的量就会增多，接着重整室温度升高并产生更多的氢气，经过时间t1后，提高进入电堆中的进入的空气的量,这时电堆中的更多的氢气就会与大量的空气反应产生大电流，此时电堆的输出功率提高，接着转到步骤d，再一次进行输出功率与需求功率的比较。从图1可以看出要提高甲醇重整燃料电池的输出功率就要首先要反向调整来降低其输出功率，接着其输出功率才会逐渐提高。
参照图2，为本发明中当需求功率小于现有功率时甲醇重整燃料电池的输出功率与时间关系的坐标图。其调整的步骤依次为ace，首先经过a步骤判断甲醇重整燃料电池需要进入低输出状态，接着转到步骤c，这一步骤调整的原理是要降低甲醇重整燃料电池的输出功率则需要使得能够进入电堆中的氢气的量减少，而减少氢气的量则需要重整室中能够重整反应出更少的氢气，因为重整室温度的降低会产生更少的氢气，而要降低重整室的温度就要降低电堆中未反应的氢气的量，这部分氢气的量首先降低就能够使得重整室的温度降低，所以通过提高进入电堆中的空气进入量，这样电堆的输出功率首先变大，电堆中未反应的氢气的量就会减少，接着重整室温度降低并产生更少的氢气，经过时间t3后，降低进入电堆中的进入的空气的量,这时电堆中的更少的氢气就会与少量的空气反应产生小电流，此时电堆的输出功率降低，接着转到步骤e，再一次进行输出功率与需求功率的比较。从图2可以看出要降低甲醇重整燃料电池的输出功率就要首先要反向调整来提高其输出功率，接着其输出功率才会逐渐降低。
优选的，所述进入电堆以及重整室中的空气通过同一个鼓风机输入。
优选的，所述鼓风机与电堆以及重整室之间连接有风阀。
优选的，所述电堆中未完全反应的氢气通过燃烧室燃烧后产生热量，所述热量进入重整室中。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种甲醇重整燃料电池输出功率的动态响应控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、根据甲醇重整燃料电池的负载确定需求功率的变化，如果需求功率大于现有功率，则判断甲醇重整燃料电池需要进入高输出状态，并转到步骤b，如果需求功率小于现有功率，则判断甲醇重整燃料电池需要进入低输出状态，并转到步骤c；
b、降低进入电堆中的空气进入量，电堆的输出功率首先变小，接着重整室温度升高并产生更多的氢气，经过时间t1后，提高进入电堆中的空气进入量并转到步骤d；
c、提高进入电堆中的空气进入量,电堆的输出功率首先变大，接着重整室温度降低并且氢气的产生量降低，经过时间t3后，降低进入电堆中的空气进入量并转到步骤e；
d、经过时间t2后，转到步骤a；
e、经过时间t4后，转到步骤a。
2.根据权利要求1所述的一种甲醇重整燃料电池输出功率的动态响应控制方法，其特征在于：所述进入电堆以及重整室中的空气通过同一个鼓风机输入。
3.根据权利要求1所述的一种甲醇重整燃料电池输出功率的动态响应控制方法，其特征在于：所述鼓风机与电堆以及重整室之间连接有风阀。
4.根据权利要求1所述的一种甲醇重整燃料电池输出功率的动态响应控制方法，其特征在于：所述电堆中未完全反应的氢气通过燃烧室燃烧后产生热量，所述热量进入重整室中。
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