CN108390078B - 一种恢复燃料电池电堆性能的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及燃料电池技术领域，公开了一种恢复燃料电池电堆性能的方法及装置，恢复燃料电池电堆性能的方法包括：启动负载，将电流加载至200A，并使燃料电池电堆在200A下持续运行5min；设定燃料电池电堆的温差，冷却水的温度，空气的温度，氢气的温度，空气的露点温度，氢气的露点温度，并使氢气的压力高于氧气的压力；将电流由200A加载至300A，并使燃料电池电堆在300A下持续运行30min；若燃料电池电堆的输出功率等于或高于预设功率时，或平均电压等于或高于预设电压时，完成燃料电池电堆性能的恢复。本发明实施例的恢复燃料电池电堆性能的方法简便，且易于实施，能够快速地恢复长期处于无运行状态的燃料电池电堆的性能，从而提高了燃料电池电堆性能恢复的效率。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种恢复燃料电池电堆性能的方法及装置。
背景技术
随着生活水平的逐渐提高，保护环境和节约能源的呼声也日益高涨，燃料电池汽车作为一种利用车载燃料电池装置产生的电力作为动力的电动汽车，以其具有零排放、能量转换效率高和噪声低等优点，而被广大人民所关注。
燃料电池电堆是燃料电池汽车的核心部件，因此，燃料电池电堆的性能对燃料电池汽车的整体性能起到了关键的作用。然而，在燃料电池电堆组装成型后，其会被存储几个月，甚至是更长的时间，才安装到燃料电池汽车中。当燃料电池电堆长时间处于无运行的状态时，燃料电池电堆的性能会发生衰减，但是，这种燃料电池电堆性能的衰减是可逆的，因此，在燃料电池汽车中安装燃料电池电堆时，需要对燃料电池电堆的性能进行恢复。目前，恢复燃料电池电堆的性能通常采用的方法是将燃料电池电堆安装到燃料电池汽车后，对燃料电池电堆进行长时间的活化，但是该种方法比较费时费力，导致性能恢复的效率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种恢复燃料电池电堆性能的方法，以解决现有恢复燃料电池电堆的性能比较费时费力的技术问题，以提高燃料电池电堆性能恢复的效率。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种恢复燃料电池电堆性能的方法及装置，所述恢复燃料电池电堆性能的方法，包括步骤：
使燃料电池电堆与负载连接，向燃料电池电堆中通入冷却水、氢气和空气，并设定空气的化学计量比，氢气的化学计量比；
启动负载，将电流加载至200A，并使燃料电池电堆在200A下持续运行5min；
设定燃料电池电堆的温差，冷却水的温度，空气的温度，氢气的温度，空气的露点温度，氢气的露点温度，并使氢气的压力高于氧气的压力，氧气的压力高于冷却水的压力；
将电流由200A加载至300A，并使燃料电池电堆在300A下持续运行30min，再将电流降载至0A；
检测燃料电池电堆的输出功率或燃料电池电堆在300A下持续运行30min的平均电压；当所述输出功率等于或高于预设功率时，或者当所述平均电压等于或高于预设电压时，完成燃料电池电堆性能的恢复。
作为优选方案，当所述输出功率低于预设功率时，或者当所述平均电压低于预设电压时，重新启动负载，将电流由0A加载至200A，并使燃料电池电堆在200A下持续运行5min；将电流由200A加载至300A，并使燃料电池电堆在300A下持续运行30min，再将电流降载至0A，重复上述过程，直至所述输出功率等于预设功率，或者所述平均电压等于预设电压。
作为优选方案，在首次启动负载之前，设定电流为10A，并使燃料电池电堆在开路电压下运行10s。
作为优选方案，所述空气的化学计量比为1.8，所述氢气的化学计量比为1.6。
作为优选方案，所述燃料电池电堆的温差为4℃－15℃，所述冷却水的温度为60℃，所述空气的温度为61℃－65℃，所述氢气的温度为61℃－65℃，所述空气的露点温度为55℃－63℃，所述氢气的露点温度为55℃－63℃，氢气的压力比氧气的压力高0kpa－30kpa，氧气的压力比冷却水的压力高0kpa－30kpa。
作为优选方案，冷却水流量为0.05L/min－0.3L/min。
作为优选方案，电流的加载速率为5A/s－10A/s。
作为优选方案，电流的降载速率为10A/s－20A/s。
为了解决相同的技术问题，本发明还提供一种恢复燃料电池电堆性能的装置，适用于上述的恢复燃料电池电堆性能的方法，包括：
气体供给机构，用于为燃料电池电堆提供空气和氢气；
冷却液供给机构，用于为燃料电池电堆提供冷却水；
负载，用于为燃料电池电堆加载电流；
检测机构，用于检测燃料电池电堆的输出功率或平均电压；
控制器，所述控制器的第一控制端与所述气体供给机构的输入端电连接，所述控制器的第二控制端与所述冷却液供给机构的输入端电连接，所述控制器的第三控制端与所述负载电连接，所述控制器的第一输入端与所述检测机构的输出端电连接。
本发明提供一种恢复燃料电池电堆性能的方法及装置，所述恢复燃料电池电堆性能的方法，包括步骤：使燃料电池电堆与负载连接，向燃料电池电堆中通入冷却水、氢气和空气，并设定空气的化学计量比，氢气的化学计量比；启动负载，将电流加载至200A，并使燃料电池电堆在200A下持续运行5min；设定燃料电池电堆的温差，冷却水的温度，空气的温度，氢气的温度，空气的露点温度，氢气的露点温度，并使氢气的压力高于氧气的压力，氧气的压力高于冷却水的压力；将电流由200A加载至300A，并使燃料电池电堆在300A下持续运行30min，再将电流降载至0A；检测燃料电池电堆的输出功率或燃料电池电堆在300A下持续运行30min的平均电压；当所述输出功率等于或高于预设功率时，或者当所述平均电压等于或高于预设电压时，完成燃料电池电堆性能的恢复。所述恢复燃料电池电堆性能的方法简便，且易于实施，因此通过所述恢复燃料电池电堆性能的方法，对燃料电池电堆进行处理，能够快速地恢复长期处于无运行状态的燃料电池电堆的性能，从而避免了需要对燃料电池电堆进行长时间的活化，节省了燃料电池电堆性能恢复的时间，进而提高了燃料电池电堆性能恢复的效率，并降低了恢复燃料电池电堆性能的成本。
附图说明
图1是本发明实施例中的恢复燃料电池电堆性能的方法的流程示意图；
图2是本发明实施例中的恢复燃料电池电堆性能的装置的结构示意图。
其中，1、气体供给机构，2、冷却液供给机构；3、负载；4、检测机构；5、控制器；6、燃料电池电堆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明优选实施例的一种恢复燃料电池电堆性能的方法，包括步骤：
S1、使燃料电池电堆与负载连接，向燃料电池电堆中通入冷却水、氢气和空气，并设定空气的化学计量比，氢气的化学计量比；
S2、启动负载，将电流加载至200A，并使燃料电池电堆在200A下持续运行5min；
S3、设定燃料电池电堆的温差，冷却水的温度，空气的温度，氢气的温度，空气的露点温度，氢气的露点温度，并使氢气的压力高于氧气的压力，氧气的压力高于冷却水的压力；
S4、将电流由200A加载至300A，并使燃料电池电堆在300A下持续运行30min，再将电流降载至0A；
S5、检测燃料电池电堆的输出功率或燃料电池电堆在300A下持续运行30min的平均电压；当所述输出功率等于或高于预设功率时，或者当所述平均电压等于或高于预设电压时，完成燃料电池电堆性能的恢复。
具体地，在步骤S1中，控制冷却水流量为0.05L/min－0.3L/min，并设定所述空气的化学计量比为1.8，所述氢气的化学计量比为1.6，设定电流为10A，然后使燃料电池电堆在开路电压下运行10s。通过使燃料电池电堆在开路电压下运行10s，以检测燃料电池电堆的各节单电池的运行情况，从而确保燃料电池电堆处于正常的工作状态。
在步骤S2中，通过启动负载，向燃料电池电堆加载电流，以5A/s－10A/s的加载速率使电流由10A加载至200A，并使燃料电池电堆在200A下持续运行5min。
在步骤S3中，设定所述燃料电池电堆的温差为4℃－15℃，所述冷却水的温度为60℃，所述空气的温度为61℃－65℃，所述氢气的温度为61℃－65℃，所述空气的露点温度为55℃－63℃，所述氢气的露点温度为55℃－63℃，并使所述氢气的压力比所述氧气的压力高0kpa－30kpa，所述氧气的压力比所述冷却水的压力高0kpa－30kpa。
在步骤S4中，以5A/s－10A/s的加载速率使电流由200A加载至300A，并使燃料电池电堆在300A下持续运行30min，再以10A/s－20A/s的降载速率使电流由300A降至0A。
在步骤S5中，检测燃料电池电堆的输出功率或燃料电池电堆在300A下持续运行30min的平均电压，以检测燃料电池电堆的性能，从而判断燃料电池电堆性能恢复的情况。当检测到的所述输出功率等于或高于预设功率时，或者当检测到的所述平均电压等于或高于预设电压时，结束恢复燃料电池电堆的操作，完成燃料电池电堆性能的恢复；当检测到的所述输出功率低于预设功率时，或者当检测到的所述平均电压低于预设电压时，重新启动负载，以5A/s－10A/s的加载速率使电流由0A加载至200A，并使燃料电池电堆在200A下持续运行5min；然后以5A/s－10A/s的加载速率使电流由200A加载至300A，并使燃料电池电堆在300A下持续运行30min，再以10A/s－20A/s的降载速率使电流降至0A，重复上述过程，直至所述输出功率等于所述预设功率，或者所述平均电压等于所述预设电压，完成燃料电池电堆性能的恢复。
在本发明实施例中，需要说明的是，所述预设功率为燃料电池电堆被长期存储之前的输出功率，可以理解为，所述预设功率是燃料电池电堆处于性能最优的状态时的输出功率；所述预设电压为燃料电池电堆被长期存储之前，在300A下持续运行30min的平均电压，可以理解为，所述预设电压是燃料电池电堆处于性能最优的状态时，在300A下持续运行30min的平均电压。
如图2所示，为了解决相同的技术问题，本发明实施例还提供一种恢复燃料电池电堆性能的装置，适用于上述的恢复燃料电池电堆性能的方法，包括：
气体供给机构1，用于为燃料电池电堆6提供空气和氢气；
冷却液供给机构2，用于为燃料电池电堆6提供冷却水；
负载3，用于为燃料电池电堆6提供加载电流；
检测机构4，用于检测燃料电池电堆6的输出功率或平均电压；
控制器5，所述控制器5的第一控制端与所述气体供给机构1的输入端电连接，所述控制器5的第二控制端与所述冷却液供给机构2的输入端电连接，所述控制器5的第三控制端与所述负载3电连接，所述控制器5的第一输入端与所述检测机构4的输出端电连接。
在本发明实施例中，通过所述控制器5控制所述气体供给机构1为燃料电池电堆6提供空气和氢气，并控制所述空气的温度、所述氢气的温度、所述空气的露点温度、所述氢气的露点温度、所述空气的压力以及所述氢气的压力。通过所述控制器5控制所述冷却液供给机构2为燃料电池电堆6提供循环冷却水，并控制所述冷却水的温度、所述冷却水流量以及所述冷却水的压力。通过所述控制器5控制所述负载3，以控制所述负载3向燃料电池电堆6加载的电流的大小。通过所述检测机构4，检测燃料电池电堆6的输出功率值或平均电压值，并将检测到的燃料电池电堆6的输出功率值或平均电压值反馈给所述控制器5。
在本发明实施例中，通过所述恢复燃料电池电堆性能的装置恢复燃料电池电堆的性能，具体表现为：
将燃料电池电堆6放置在所述恢复燃料电池电堆性能的装置上，并使燃料电池电堆6分别与所述气体供给机构1、所述冷却液供给机构2、所述负载3和所述检测机构4连接；
接通电源，启动所述气体供给机构1和所述冷却液供给机构2，以向燃料电池电堆6中通入冷却水、氢气和空气，并控制冷却水流量为0.05L/min－0.3L/min，设定所述空气的化学计量比为1.8，所述氢气的化学计量比为1.6，并设定电流为10A，然后使燃料电池电堆6在开路电压下运行10s，并通过所述检测机构4检测燃料电池电堆6的各节单电池的运行情况，以确保燃料电池电堆6处于正常的工作状态；
通过所述控制器5控制所述负载3向燃料电池电堆6加载电流，并以5A/s－10A/s的加载速率使电流由10A加载至200A，然后使燃料电池电堆6在200A下持续运行5min；
控制所述燃料电池电堆的温差为4℃－15℃，所述冷却水的温度为60℃，所述空气的温度为61℃－65℃，所述氢气的温度为61℃－65℃，所述空气的露点温度为55℃－63℃，所述氢气的露点温度为55℃－63℃，并使所述氢气的压力比所述氧气的压力高0kpa－30kpa，所述氧气的压力比所述冷却水的压力高0kpa－30kpa，然后以5A/s－10A/s的加载速率使电流由200A加载至300A，并使燃料电池电堆6在300A下持续运行30min，再以10A/s－20A/s的降载速率使电流由300A降至0A；
通过所述检测机构4检测燃料电池电堆6的输出功率或燃料电池电堆在300A下持续运行30min的平均电压，并将检测到的燃料电池电堆6的输出功率或所述平均电压反馈给所述控制器5；当检测到的所述输出功率等于或高于预设功率时，或者当检测到的所述平均电压等于或高于预设电压时，所述控制器5控制所述恢复燃料电池电堆性能的装置停止工作，完成燃料电池电堆性能的恢复；当检测到的所述输出功率低于预设功率时，或者当检测到的所述平均电压低于预设电压时，所述控制器5控制所述负载3重新向燃料电池电堆6加载电流，并以5A/s－10A/s的加载速率使电流由0A加载至200A，然后使燃料电池电堆6在200A下持续运行5min；接着控制电流以5A/s－10A/s的加载速率由200A加载至300A，并使燃料电池电堆6在300A下持续运行30min，再以10A/s－20A/s的降载速率使电流从300A降至0A，重复上述过程，直至所述输出功率等于所述预设功率，或者所述平均电压等于所述预设电压。
综上，本发明提供一种恢复燃料电池电堆性能的方法及装置，所述恢复燃料电池电堆性能的方法，包括步骤：使燃料电池电堆与负载连接，向燃料电池电堆中通入冷却水、氢气和空气，并设定空气的化学计量比，氢气的化学计量比；启动负载，将电流加载至200A，并使燃料电池电堆在200A下持续运行5min；设定燃料电池电堆的温差，冷却水的温度，空气的温度，氢气的温度，空气的露点温度，氢气的露点温度，并使氢气的压力高于氧气的压力，氧气的压力高于冷却水的压力；将电流由200A加载至300A，并使燃料电池电堆在300A下持续运行30min，再将电流降载至0A；检测燃料电池电堆的输出功率或燃料电池电堆在300A下持续运行30min的平均电压；当所述输出功率等于或高于预设功率时，或者当所述平均电压等于或高于预设电压时，完成燃料电池电堆性能的恢复。所述恢复燃料电池电堆性能的方法简便，且易于实施，因此通过所述恢复燃料电池电堆性能的方法，对燃料电池电堆进行处理，能够快速地恢复长期处于无运行状态的燃料电池电堆的性能，从而避免了需要对燃料电池电堆进行长时间的活化，节省了燃料电池电堆性能恢复的时间，进而提高了燃料电池电堆性能恢复的效率，并降低了恢复燃料电池电堆性能的成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种恢复燃料电池电堆性能的方法,其特征在于，包括步骤：
使燃料电池电堆与负载连接,向燃料电池电堆中通入冷却水、氢气和空气，并设定所述空气的化学计量比为1.8，所述氢气的化学计量比为1.6；
启动负载,将电流加载至200A，并使燃料电池电堆在200A下持续运行5min；
设定燃料电池电堆的温差，冷却水的温度，空气的温度，氢气的温度，空气的露点温度，氢气的露点温度，并使氢气的压力高于氧气的压力，氧气的压力高于冷却水的压力；
将电流由200A加载至300A，并使燃料电池电堆在300A下持续运行30min，再将电流降载至0A;
检测燃料电池电堆的输出功率或燃料电池电堆在300A下持续运行30min的平均电压；
当所述输出功率等于或高于预设功率时，或者当所述平均电压等于或高于预设电压时，完成燃料电池电堆性能的恢复；当所述输出功率低于预设功率时，或者当所述平均电压低于预设电压时，重新启动负载,将电流由0A加载至200A，并使燃料电池电堆在200A下持续运行5min；将电流由200A加载至300A，并使燃料电池电堆在300A下持续运行30min，再将电流降载至0A，重复上述过程，直至所述输出功率等于或高于所述预设功率，或者所述平均电压等于或高于所述预设电压。
2.如权利要求1所述的恢复燃料电池电堆性能的方法,其特征在于，在首次启动负载之前，设定电流为10A，并使燃料电池电堆在开路电压下运行10s。
3.如权利要求1所述的恢复燃料电池电堆性能的方法,其特征在于，所述燃料电池电堆的温差为4℃-15℃，所述冷却水的温度为60℃，所述空气的温度为61℃-65℃，所述氢气的温度为61℃-65℃，所述空气的露点温度为55℃-63℃，所述氢气的露点温度为55℃-63℃，所述氢气的压力比所述氧气的压力高0kpa-30kpa，所述氧气的压力比所述冷却水的压力高0kpa-30kpa。
4.如权利要求1所述的恢复燃料电池电堆性能的方法,其特征在于，冷却水流量为0.05L/min -0.3L/min。
5.如权利要求1所述的恢复燃料电池电堆性能的方法,其特征在于，电流的加载速率为5A/s-10A/s。
6.如权利要求1所述的恢复燃料电池电堆性能的方法,其特征在于，电流的降载速率为10A/s-20A/s。
7.一种恢复燃料电池电堆性能的装置，适用于如权利要求1-6任一项所述的恢复燃料电池电堆性能的方法，其特征在于，包括：
气体供给机构，用于为燃料电池电堆提供空气和氢气；
冷却液供给机构，用于为燃料电池电堆提供冷却水；
负载，用于为燃料电池电堆加载电流；
检测机构，用于检测燃料电池电堆的输出功率或平均电压；将检测到的所述燃料电池电堆的输出功率或所述平均电压反馈给控制器；
控制器，所述控制器的第一控制端与所述气体供给机构的输入端电连接，所述控制器的第二控制端与所述冷却液供给机构的输入端电连接，所述控制器的第三控制端与所述负载电连接，所述控制器的第一输入端与所述检测机构的输出端电连接；
所述控制器，用于控制所述气体供给机构提供给所述燃料电池的所述空气的化学计量比为1.8，所述氢气的化学计量比为1.6；
所述控制器还用于当检测到的所述输出功率等于或高于预设功率时，或者当检测到的所述平均电压等于或高于预设电压时，停止工作，完成燃料电池电堆性能的恢复；当检测到的所述输出功率低于预设功率时，或者当检测到的所述平均电压低于预设电压时，控制所述负载重新向燃料电池电堆加载电流，使电流由0A加载至200A，然后使燃料电池电堆在200A下持续运行5min；接着控制电流由200A加载至300A，并使燃料电池电堆在300A下持续运行30min，再使电流从300A降至0A，重复上述过程，直至所述输出功率等于或高于所述预设功率，或者所述平均电压等于或高于所述预设电压。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: No. 8, Hydrogen Energy Avenue, Foshan (Yunfu) Industrial Transfer Industrial Park, Silao Town, Yuncheng District, Yunfu City, Guangdong Province, 527300 Patentee after: Guangdong Guohong Hydrogen Energy Technology Co.,Ltd. Address before: 510000 No.9, Nanyuan District, Foshan Industrial Transfer Park, Silao Town, Yuncheng district, Yunfu City, Guangdong Province Patentee before: GUANGDONG SINOSYNERGY HYDROGEN POWER TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 314000 Room 501-2, Building 37, Hangzhou Bay New Economic Park, Port District, Jiaxing City, Zhejiang Province Patentee after: Guohong Hydrogen Energy Technology (Jiaxing) Co.,Ltd. Address before: No. 8, Hydrogen Energy Avenue, Foshan (Yunfu) Industrial Transfer Industrial Park, Silao Town, Yuncheng District, Yunfu City, Guangdong Province, 527300 Patentee before: Guangdong Guohong Hydrogen Energy Technology Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230724 Address after: Room 01, 15th Floor, Building 6, Yard A2, West Third Ring North Road, Haidian District, Beijing, 100000 Patentee after: BEIJING GUOHONG HYDROGEN ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Patentee after: Guohong Hydrogen Energy Technology (Jiaxing) Co.,Ltd. Address before: 314000 Room 501-2, Building 37, Hangzhou Bay New Economic Park, Port District, Jiaxing City, Zhejiang Province Patentee before: Guohong Hydrogen Energy Technology (Jiaxing) Co.,Ltd. |