CN110571459A - 操作具有临时禁用的排放阀的燃料电池堆的方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种操作燃料电池堆的方法。燃料电池堆包括阴极、阳极和临时禁用的排放阀，该临时禁用的排放阀另外配置成从第一位置转换到第二位置，从而调节从阳极排出的氮。该方法包括经由控制器增加阳极中的第一压力，并且在增加的同时，经由控制器减小阴极中的第二压力。还描述了包括燃料电池堆的系统和装置。

Description

操作具有临时禁用的排放阀的燃料电池堆的方法
引言
本公开涉及一种操作燃料电池堆的方法，以及涉及一种包括燃料电池堆的系统和装置。
燃料电池是通常包括阳极、阴极和设置在阳极和阴极之间的电解质的电化学装置。在燃料电池运行期间，氢气可以进入阳极、氧气或空气可以进入阴极。氢气可在阳极中离解以产生自由氢质子和电子。然后氢质子可以通过电解质到达阴极，并与阴极中的氧和电子反应产生水。此外，来自阳极的电子可以不通过电解质而是可以被引导通过负载而做功。这样，可以组合多个燃料电池以形成燃料电池堆，以产生期望的燃料电池堆动力输出。例如，用于车辆的燃料电池堆可包括许多堆叠的燃料电池。
一种类型的燃料电池堆，即可以在低于100％的氢燃料效率下操作聚合物电解质膜燃料电池堆(PEMFC)。在PEMFC的操作期间，存在于阳极中的任何惰性气体可随着氢气的消耗而增加浓度。氮也可以贯穿聚合物电解质膜从阴极扩散到阳极，这可以进一步增加阳极中存在的氮。因此，燃料电池堆还可包括排放阀，以吹扫或排出一部分再循环阳极气体，并防止阳极中过量的氮积聚。
发明内容
燃料电池堆包括阴极、阳极和另外配置成从第一位置过渡到第二位置，从而调节从阳极排出的氮的临时禁用的排放阀。该方法包括经由控制器增加阳极中的第一压力，并且在增加的同时，经由控制器减小阴极中的第二压力。
在一个方面，该方法可以进一步包括，在减小的同时经由控制器维持阴极中的小于阈值相对湿度的相对湿度。
增加可以包括扩大第一压力和第二压力之间的差值，从而平衡阳极中的氮的第一分压和阴极中的氮的第二分压。此外，氢可以以氢浓度存在于阳极中。增加和减小可包括使第一分压和第二分压均衡，从而稳定阳极中的氢浓度。该方法还可以包括，在增加之前，经由控制器检测到临时禁用的排放阀设置在第一位置并且不能转换到第二位置。
燃料电池堆可以配置成在操作期间产生副产物。燃料电池堆还可包括：排气装置，其配置用于将副产物输送到大气；以及膨胀器，其设置在阴极和排气装置之间，并配置用于使副产物膨胀。减小可进一步包括绕过膨胀器。
在另一方面，减小可包括基于按体积计100份的总氮和氢将阳极中的氢浓度提高至大于或等于按体积计10份氢。
在减小的同时，该方法可以包括产生并维持当临时禁用的排放阀设置在第一位置时足以为装置供电预定的持续时间的燃料电池堆动力输出。
该方法可以进一步包括加热临时禁用的排放阀，从而将临时禁用的排放阀从第一位置转换到第二位置。
在另一方面，该方法可包括：在增加第一压力之前，经由至少一个温度传感器测量冷却剂入口温度，并且经由处理器将冷却剂入口温度与阈值温度进行比较以定义：冷却剂入口温度小于阈值温度的第一条件或冷却剂入口温度大于或等于阈值温度的第二条件。在比较之后，该方法可以包括经由控制器检测到临时禁用的排放阀设置在第一位置。
此外，减小可以包括将阳极中的氢浓度与阈值氢浓度进行比较，从而定义：氢浓度小于阈值氢浓度的第三条件或者氢浓度大于或等于阈值氢浓度的第四条件。对于第三条件，该方法可以包括减小燃料电池堆动力输出，或者，对于第四条件，该方法可以包括维持燃料电池堆动力输出。该方法还可以包括，在比较氢浓度与阈值氢浓度之前，确定燃料电池堆是否已达到完全加热状态。
系统包括燃料电池堆，该燃料电池堆包括阴极、阳极和临时禁用的排放阀，该排放阀另外配置成从第一位置转换到第二位置，从而调节从阳极排出的氮。该系统还包括电连接到燃料电池堆并由燃料电池堆供电的电机。该系统还包括与燃料电池堆通信的控制器，该控制器具有处理器并且配置成当临时禁用的排放阀通过由处理器执行指令而设置在第一位置时维持燃料电池堆的操作。指令的执行使控制器同时增加阳极中的第一压力并降低阴极中的第二压力。
在一个方面，指令的执行还可以使控制器在阴极中维持小于阈值相对湿度的相对湿度，同时增加第一压力和减小第二压力。
此外，控制器可以配置成将氢注入阳极，从而增加第一压力。
该系统还可以包括氢浓度传感器和氢浓度模型中的至少一个，该氢浓度传感器和氢浓度模型与控制器连通并且配置用于估计阳极中的氢浓度。控制器还可以配置为将从燃料电池堆供应的燃料电池堆动力输出限制到电机，从而增加氢浓度。
一种装置包括一组驱动轮和燃料电池堆。燃料电池堆包括阴极、阳极和临时禁用的排放阀，该临时禁用的排放阀另外配置成从第一位置转换到第二位置，从而调节从阳极排出的氮。该装置还包括电连接到燃料电池堆并由其供电的电牵引马达，其中电牵引马达具有联结到该组驱动轮的输出构件。另外，该装置包括控制器，其与燃料电池堆通信，具有处理器并且配置为当临时禁用的排放阀通过由处理器执行指令而设置在第一位置时维持燃料电池堆的操作。指令的执行使控制器同时增加阳极中的第一压力并降低阴极中的第二压力。
在一个方面，指令的执行还可以使控制器在阴极中维持小于阈值相对湿度的相对湿度，同时增加第一压力和减小第二压力。
另外，燃料电池堆可以在将临时禁用的排放阀设置在第一位置时将该组驱动轮驱动预定的持续时间。
附图说明
图1是包括燃料电池堆和与燃料电池堆通信的控制器的装置的侧视图的示意图。
图2是图1的燃料电池堆的分解图的示意图。
图3是操作图1和图2的燃料电池堆的方法的流程图。
图4是图3的方法的其他方面的流程图。
具体实施方式
参考附图，其中相同的附图标记表示相同的元件，系统10和包括燃料电池堆14的装置12总体上在图1中示出。此外，图3中总体示出了操作燃料电池堆14的方法16。特别地，并且如下面更详细地阐述的，方法16可用于操作燃料电池堆14，该燃料电池堆14包括临时禁用的排放阀18(图1)，例如卡住的、冻结的、堵塞的、结垢的、机械地发生故障或电气地故障的排放阀18。这样，即使在临时禁用的排放阀18发生故障时，方法16也可用于维持燃料电池堆14的操作。因此，例如，方法16、系统10和装置12可特别适用于燃料电池堆14启动和/或在低于冻结温度下操作的应用，使得存在于排放阀18处的水冻结并且防止临时禁用的排放阀18的操作。
这样，方法16、系统10和装置12可用于车辆应用，比如但不限于汽车、公共汽车、叉车、摩托车、自行车、火车、电车、航天器、飞机、农业设备、船和潜艇。或者，方法16、系统10和装置12可用于非车辆应用，比如固定发电、便携式发电、电子设备、远程气象站、通信中心、研究站等。更具体地，作为非限制性示例，方法16、系统10和装置12可用于用于非自动、自动或半自动车辆应用的聚合物电解质膜燃料电池应用(通常在图1示出)，其中燃料电池堆14在启动200(图4)或在连续操作期间经受低于冻结温度的温度。例如，方法16可用于操作装置12中的燃料电池堆14，比如已经在冻结温度下长时间停放并且现在需要立即启动和驾驶性能的车辆。
如下面进一步详细描述的，方法16防止氮(N2)流入阳极26中和/或在阳极26中积聚氮(N2)，直到临时禁用的排放阀18可以恢复标称功能并再次操作调节从阳极26排出的氮(N2)。特别地，方法16操纵燃料电池堆14内的压力20、22以控制流向阳极26的氮(N2)，直到排放阀18不再被禁用并且起到从阳极26排出氮(N2)的作用。
更具体地，如参考图1和图2所描述的那样。燃料电池堆14包括阴极24、阳极26和设置在阴极24和阳极26之间的电解质28，例如聚合物电解质膜。如图4中更详细地所示。如图2所示，燃料电池堆14可以由一个或多个膜电极组件(MEA)形成，该膜电极组件包括阴极24、阳极26、电解质28；多个流动板25；催化剂29；多个气体扩散层30。
在燃料电池堆14的操作期间，来自氢(H2)和氧(O2)的电化学反应的化学能可以转化为电能。特别地，如参考图2所述，氢气(H2)可以进入阳极26并在阳极26的催化剂29处催化分裂成质子(H+)和电子(e-)。质子(H+)可以通过聚合物电解质膜28渗透到阴极24，而电子(e-)可以不渗透聚合物电解质膜28，而是可以沿着外部负载电路32行进到阴极24以产生燃料电池堆叠动力输出34或电流。同时，空气，例如氧气(O2)和氮(N2)可以进入阴极24，与渗透通过聚合物电解质膜28的质子(H+)反应，并且电子(e-)从外部负载电路32到达阴极24，并形成副产物36，即水(H2O)和热量，其可以通过燃料电池堆14的排气38排出。因此，存在于阴极24处的氮(N2)可在燃料电池堆14的操作期间从阴极24渗透穿过聚合物电解质膜28到阳极26。
因此，燃料电池堆14还包括临时禁用的排放阀18，其另外配置成从第一位置40转换到第二位置42，从而调节从阳极26排出的氮(N2)。在一个实施例中，第一位置40可以是关闭位置，而第二位置42可以是打开位置，使得临时禁用的排放阀18被卡在关闭的位置。也就是说，第二位置42可以是排放阀18的标称操作状态。或者，第一位置40可以是打开位置，而第二位置42可以是关闭位置，使得临时禁用的排放阀18被卡在打开的位置。
例如，在一个实施例中，在排放阀18的标称操作期间，排放阀18可以从第一位置40转换到第二位置42以从阳极26排出氮(N2)。然而，在某些条件下，临时禁用的排放阀18可维持在第一位置40并且可能无法有效地从阳极26排出氮(N2)。例如，临时禁用的排放阀18可能被卡住、冻结、塞住、堵塞，或者不能机械地或电气地从阳极26排出氮(N2)。
或者，在另一实施例中，在排放阀18的标称操作期间，排放阀18可从第一位置40转换到第二位置42以调节(例如，防止)从阳极26排出氮(N2)。然而，对于该实施例，在某些条件下，临时禁用的排放阀18可以维持在第一位置40，例如，可以维持卡在打开的位置，并且可以不有效地限制从阳极26排出氮(N2)。
此外，虽然未示出，但是燃料电池堆14可以包括一个或多个冷却系统，该冷却系统配置用于使冷却剂与供给阴极24的空气同时流动，以便维持燃料电池堆14的期望操作温度。
再次参考图1，系统10和装置12包括燃料电池堆14和电连接到燃料电池堆14并由其供电的电机44。电机44的合适的非限制性示例可包括永磁直流马达、交流马达、直流发电机、交流发电机、涡流离合器、涡流制动器、旋转变换器、磁滞测功机、变压器等。例如，电机44可以是用于具有至少部分电动的传动系的装置12的电牵引马达144。由电机44产生的马达扭矩可用于推进装置12(例如车辆)、启动内燃机，和/或执行其他高压功能。
特别地，在车辆中，给定电机44可以配置为电牵引马达144，其输出最终推进车辆的扭矩。也就是说，装置12可包括一组驱动轮46，并且电牵引马达144可具有联接到该组驱动轮46的输出构件48。例如，电机44可以由在燃料电池堆14内的上述氢(H2)和氧(O2)的反应期间产生的燃料电池堆动力输出34(图2)通电或供电，使得通电的电机44经由输出构件48产生输出扭矩。
特别地，通过非限制性的车辆示例，输出构件48可以例如经由行星传动装置或齿轮箱(未示出)联接到装置12的该组驱动轮46。产生的输出扭矩可以被传递到该组驱动轮46，同时该组驱动轮46与路面50滚动接触，使得电机44最终在某些操作模式下推进装置12或车辆。
例如，在“轻度混合动力”或增程式电动车辆实施例中，车辆可具有经由带式驱动装置连接到电机44的内燃机，使得当电机44由燃料电池堆14供电时，电机44可操作用于起动和启动发动机，用于再生制动、用于其他发电等。特别地，如下面更详细地阐述的，燃料电池堆14可以为该组驱动轮46供电预定的持续时间，例如，至少5分钟或至少15分钟或至少30分钟或至少1小时，而临时禁用的排放阀18设置在第一位置40。也就是说，方法16、系统10和装置12可允许燃料电池堆14继续操作预定或期望的持续时间，即使在排放阀18被冻结或以其他方式临时禁用并卡在第一位置40中时，即，即使氮(N2)也不能通过临时禁用的排放阀18从阳极26排出。此外，尽管为了简化而示出，如图1所示，作为配置为电牵引马达144的单个电机44，系统10和装置12还可以包括多个单独的电机44，设计每个电机44的尺寸并将其配置用于相应的任务。
继续参考图1，系统10和装置12还包括与燃料电池堆14连通的控制器52，其具有处理器54，并且配置成当临时禁用的排放阀18通过由处理器54执行指令56而被设置在第一位置40中时维持燃料电池堆14的操作。特别地，如下面更详细地阐述的，指令56的执行使得控制器52同时增加阳极26中的第一压力20并减小阴极24中的第二压力22。例如，尽管在下面再次更详细地阐述，控制器52可以配置成将氢(H2)注入阳极26中，从而增加第一压力20。此外，指令56的执行还可以使控制器52维持小于阴极24中的阈值相对湿度的相对湿度58，同时增加70(图3)第一压力20和减小72(图3)第二压力22。例如，阈值相对湿度可以根据湿度校准模型预先确定，并且可以小于100％。也就是说，阈值相对湿度可以小于或等于90％或小于或等于80％或小于或等于70％或小于或等于60％。
换句话说，系统10和装置12可以由控制器52调节。作为调节功能的一部分，控制器52可以用计算机可读指令56编程，该计算机可读指令56体现用于操作燃料电池堆14的方法16，并因此控制燃料电池堆14和/或装置12的操作或使用燃料电池堆14的车辆。同样，尽管参考图1描述了车辆应用，但更广泛的可能的燃料电池堆14应用可受益于所描述的教导，包括发电厂和移动平台，以及其他发电设备。
作为方法16的一部分，控制器52可以被编程为确定一组输入值(箭头60)，并且使用所接收的输入值(箭头60)来控制燃料电池堆14、系统10和/或装置12的操作。如下所述，输入值(箭头60)可以通过至少一个温度传感器、压力传感器、流量传感器、氢浓度模型62、氢浓度传感器162、氮浓度传感器、相对湿度传感器、电流传感器、燃料电池堆动力输出传感器等中继到控制器52，并且可包括，例如第一压力20、第二压力22、阴极24内的相对湿度58、冷却剂入口温度64(图4)、阳极26中的氢浓度66(图4)、燃料电池堆动力输出34(图2)等。
为了执行分配的功能，控制器52包括处理器54并且可以包括存储器68。存储器68可以包括有形的非临时性存储器，例如，只读存储器，无论是光学的、磁性的、闪存的还是其他的。控制器52还可以包括足够量的随机存取存储器、电可擦除可编程只读存储器等，以及高速时钟、模数和数模转换电路以及输入/输出电路，以及适当的信号调节和缓冲电路。
再次参考参照图1和图2描述的方法16，操作燃料电池堆14的方法16(图3)包括经由控制器52增加70(图3)阳极26中的第一压力20，并且在增加70的同时经由控制器52减小72阴极24中的第二压力22。此外，在减小72的同时，方法16可以包括经由控制器52维持74小于阴极24中的阈值相对湿度的相对湿度58。
特别地，增加70可以包括扩大第一压力20和第二压力22之间的差值，从而平衡阳极26中的氮(N2)的第一分压和阴极24中的氮(N2)的第二分压。也就是说，方法16可以包括控制阳极26中的第一压力20和阴极24中的第二压力22，以减小阴极24和阳极26之间的分压驱动力，从而减小或停止从阴极24到阳极26的氮(N2)渗透速率。例如，通常在标称操作条件下，氮(N2)可以从阴极24流过聚合物电解质膜28到达阳极26，如图1所示。然而，当临时禁用的排放阀18不期望地设置在第一位置40中，使得积聚的氮(N2)不能有效地从阳极26排出时，方法16可以包括操纵第一压力20和第二压力22以引导氮(N2)从阳极26流到阴极24而不是从阴极24流到阳极26。
此外，氢(H2)可以以氢浓度66存在于阳极26中(图4)。增加70和减小72还可以包括使第一分压和第二分压均衡，从而稳定阳极26中的氢浓度66。也就是说，当第一分压和第二分压均衡时，方法16还可以包括稳定或防止氢浓度66在阳极26中波动。更具体地，随着阳极26中的第一压力20增加并且阴极24中的第二压力22减小，氮(N2)渗透速率可能减慢并且最终由于上述减小的分压驱动力和/或者由于燃料电池堆14的低温操作这两个原因而停止。
图4详细示出了可由控制器52和/或处理器54执行的附加指令56，用于增加70第一压力20同时减小72第二压力22。
也就是说，参照图4，在启动燃料电池堆14时，方法16还可包括在增加70第一压力20之前，经由至少一个温度传感器78测量76冷却剂入口温度64。方法16还可以包括经由处理器54将冷却剂入口温度64与阈值温度82进行比较80以定义：其中冷却剂入口温度64小于阈值温度82的第一条件84，或者其中冷却剂入口温度64大于或等于阈值温度82的第二条件86。阈值温度82可以通过燃料电池堆14的校准来确定，并且可以表示冷却剂可以足够温暖以融化冰或指示燃料电池堆14接近标称操作的温度。因此，方法16可以包括确定冷却剂入口温度64是否大于给定阈值温度82。
对于第一条件84和第二条件86，方法16可以包括，在比较80之后，经由控制器52检测到临时禁用的排放阀18设置在第一位置40中。也就是说，方法16可以包括，在增加70之前，经由控制器52检测88到临时禁用的排放阀18设置在第一位置40中并且不能转换到第二位置42，即，排放阀18实际上，不希望地临时禁用并且不能从阳极26排出氮(N2)。
然而，对于第一条件84，如果排放阀18不再临时禁用并且设置在第二位置42，则方法16可以根据装置12或系统10的要求或使用的要求包括设置或维持74燃料电池堆动力输出34(图2)。
另外，对于第一条件84，如果排放阀18不再临时禁用并且设置在第二位置42，则方法16可以包括再次确定90冷却剂入口温度64是否小于第二阈值温度92。也就是说，方法16可以包括经由至少一个温度传感器78再次测量76冷却剂入口温度64，并且再次经由处理器54将冷却剂入口温度64与第二阈值温度92进行比较80。第二阈值温度92同样可以通过燃料电池堆14的校准来确定，并且可以表示冷却剂足够温暖以足以融化冰或指示燃料电池堆14接近标称操作的温度。
最后，对于第一条件84，在确定90冷却剂入口温度64是否小于第二阈值温度92之后，方法16可以包括经由控制器52再次检测88到临时禁用的排放阀18被设置在第一位置40中。
再次参考其中冷却剂入口温度64小于阈值温度82并且当临时禁用的排放阀18设置在第一位置40中时的第一条件84，即，临时禁用的排放阀18被卡住或者冻结，方法16包括经由控制器52增加70阳极26中的第一压力20、经由控制器52减小72阴极24中的第二压力22，并且经由控制器52将阴极24中的相对湿度58维持为低于阈值相对湿度，从而最小化从阴极24到阳极26的氮(N2)的流量。
接下来，对于第一条件84并且当临时禁用的排放阀18设置在第一位置40中时，减小72阴极24中的第二压力22可以包括将阳极26中的氢浓度66与阈值氢浓度166进行比较80，由此定义：其中氢浓度66小于阈值氢浓度166的第三条件94，或其中氢浓度66大于或等于阈值氢浓度166的第四条件96。如上所述，阳极26中的氢浓度66可以定义为阳极26中的100％与氮浓度之间的差。阈值氢浓度166可以通过校准燃料电池堆14来确定，并且可以表示阳极26中的氢浓度，燃料电池堆14可以在该浓度下有效且稳定地操作，即，在标称操作期间在没有匮乏的情况下有效地消耗氢(H2)。因此，方法16可以包括确定90阳极26中的氢浓度66是否小于给定阈值氢浓度166。
更具体地，再次参照图1，系统10还可包括氢浓度传感器162和氢浓度模型62中的至少一个，其与控制器52连通并且配置用于估计阳极26中的氢浓度66。氢浓度模型62可以是基于软件或计算的模型，其能够根据燃料电池堆14的操作条件预测阳极26中的氢浓度66。此外，控制器52可以配置为将从燃料电池堆14供应的燃料电池堆动力输出34限制到电机44，从而增加氢浓度66。
也就是说，如下面更详细地解释的，方法16允许燃料电池堆14即使在排放阀18临时不期望地设置在第一位置40中时也通过增加70阳极26中的第一压力20和维持阳极26中的氢浓度66相对较高来操作燃料电池堆14。
如果氢浓度66小于阈值氢浓度166，即对于第三条件94，则方法16可以包括减小172燃料电池堆动力输出34。也就是说，燃料电池堆动力输出34可以基于用于燃料电池堆14的氢浓度模型62而被限于校准值。
可选地或另外地，如果氢浓度66小于阈值氢浓度166，即对于第三条件94，则方法16还可以包括升高阳极26中的氢浓度66。在一个实施例中，升高阳极26中的氢浓度66可以与增加70第一压力20或减小72第二压力22一起发生或在其之后发生。也就是说，可以同时增加70第一压力20并且减小72第二压力22，然后基于阳极26中的按体积计100份的氮(N2)和氢(H2)的总量，将阳极26中的氢浓度66升高到大于或等于按体积计10份的氢(H2)，例如，大于或等于按体积计20份或大于或等于按体积计25份或大于或等于按体积计30份或大于或等于按体积计35份或大于或等于按体积计40份或大于或等于按体积计45份或大于或等于按体积计50份或大于或等于按体积计55份或大于或等于按体积计60份或大于或等于按体积计65份或大于或等于按体积计70份或大于或等于按体积计75份或大于或等于按体积计80份。
在参考图1描述的另一个实施例中，同时增加70第一压力20并且减小72第二压力22可以包括绕过燃料电池堆14的膨胀器98。也就是说，如上所述，燃料电池堆14可以配置成在操作期间排放副产物36，即水和热量。燃料电池堆14还可包括：排气装置38，其配置用于将副产物36输送到大气；以及膨胀器98，其设置在阴极24和排气装置38之间，并配置用于使副产物36膨胀。然而，对于方法16，可以绕过膨胀器98，从而增加阳极26中的氢浓度66。
或者，如果氢浓度66大于或等于阈值氢浓度166，即对于第四条件96，则方法16可包括维持74燃料电池堆动力输出34。然后，方法16可以随后再次确定90冷却剂入口温度64是否小于第二阈值温度92。
然而，如果冷却剂入口温度64大于或等于第二阈值温度92，或者对于冷却剂入口温度64大于或等于阈值温度82的第二条件86，方法16可以包括经由控制器52检测88临时禁用的排放阀18是否设置在第一位置40中。
如果排放阀18没有临时禁用但是根据需要设置在第二位置42中，则方法16可以包括根据装置12或系统10的需求或使用的需要设置或维持74燃料电池堆动力输出34。另外，对于汽车应用或需要操作者的其他应用，系统10和装置12可以包括故障指示灯信号，例如检查发动机灯，其可以警告操作员有关故障或非标称操作条件。然而，如果临时禁用的排放阀18根据需要从第一位置40转换到第二位置42，则方法16可以包括清除100或取消故障指示灯信号。然后，方法16可以包括经由控制器52周期性地检测88临时禁用的排放阀18是否设置在第一位置40中并且不能转换到第二位置42，即排放阀18是否被卡住或冻结。
再次参照图1，对于其中冷却剂入口温度64大于或等于阈值温度82的第二条件86，并且当控制器52检测到临时禁用的排放阀18设置在第一位置40中并且不能转换到第二位置42，例如，当临时禁用的排放阀18被卡在关闭的位置或卡在打开的位置时，方法16可以进一步包括，在比较80氢浓度66与阈值氢浓度166之前，确定90燃料电池堆14是否已经达到完全温暖的状态102。也就是说，方法16可以包括确定90燃料电池堆是否被充分加热以使得能够有效地操作排放阀18。
对于其中燃料电池堆14尚未达到完全加热状态102的第一状态104，方法16包括经由控制器52增加70阳极26中的第一压力20、经由控制器52减小72阴极24中的第二压力22，并且经由控制器52维持74小于阴极24中的阈值相对湿度的相对湿度58。
或者，对于其中燃料电池堆14已达到完全加热状态102的第二状态106，除了同时增加70第一压力20，减小72第二压力22，并且维持74相对湿度58小于阴极24中的阈值相对湿度，方法16还可包括将故障指示灯信号发送108到操作员。
接下来，如继续参考图4所述，方法16可包括将阳极26中的氢浓度66与阈值氢浓度166进行比较80，从而定义：其中氢浓度66小于阈值氢浓度166的第三条件94，或其中氢浓度66大于或等于阈值氢浓度166的第四条件。
对于第三条件94，方法16可以包括减小172燃料电池堆动力输出34。也就是说，燃料电池堆动力输出34可以基于用于燃料电池堆14的氢浓度模型62而被限于校准值。或者，对于第四条件96，方法16可以包括维持74燃料电池堆动力输出34。然后，在减小172或维持74之后，方法16然后可以包括再次确定90冷却剂入口温度64是否小于第二阈值温度92。
总之，方法16可以包括，在减小72阴极24中的第二压力22的同时，产生并维持110当临时禁用排放阀18设置在第一位置40中时足以为装置12供电至少一小时的燃料电池堆动力输出34。当燃料电池堆14运行时，燃料电池堆14因此可以变热或加热。这样，方法16还可以包括加热112临时禁用的排放阀18，从而将临时禁用的排放阀18从第一位置40转换到第二位置42。也就是说，随着燃料电池堆14由于持续操作而变暖，燃料电池堆14可产生足够的热量以解冻(例如，打开或关闭)冷冻排放阀18并使氮(N2)从燃料电池堆14排出。
因此，方法16、系统10和装置12是稳固的并且即使在临时禁用的排放阀18不能转换到第二位置42时也能够操作燃料电池堆14。此外，方法16可以消除对辅助加热器或其他部件的需要，以确保一致的阀操作。此外，方法16、系统10和装置12使燃料电池堆14能够立即投入使用和发电，而不需要燃料电池堆14耗费时间和燃料的预热时间。
虽然已经详细描述了用于执行本公开的最佳模式，但是熟悉本公开所涉及领域的技术人员将认识到用于在所附权利要求的范围内实践本公开的各种替代设计和实施例。

Claims (10)

1.一种操作燃料电池堆的方法，其中所述燃料电池堆包括阴极、阳极和临时禁用的排放阀，所述排放阀另外配置成从第一位置转换到第二位置，从而调节从所述阳极排出的氮，所述方法包含：
经由控制器增加所述阳极中的第一压力；以及
在增加的同时，经由所述控制器减小所述阴极中的第二压力。
2.如权利要求1所述的方法，还包含减小的同时经由所述控制器维持所述阴极中的相对湿度小于阈值相对湿度。
3.如权利要求1所述的方法，其中增加包括扩大所述第一压力和所述第二压力之间的差值，从而平衡所述阳极中的氮的第一分压和所述阴极中的氮的第二分压。
4.如权利要求3所述的方法，其中氢以氢浓度存在于所述阳极中，并且进一步其中增加和减小包括使所述第一分压和所述第二分压相等，从而稳定所述阳极中的所述氢浓度。
5.如权利要求1所述的方法，还包括在增加之前，经由所述控制器检测到所述临时禁用的排放阀设置在所述第一位置并且不能转换到所述第二位置。
6.如权利要求1所述的方法，其中减小包括基于按体积计100份的总氮和氢将所述阳极中的氢浓度提高至大于或等于按体积计10份的氢。
7.一种系统，包含：
燃料电池堆，其包括阴极、阳极和临时禁用的排放阀，所述临时禁用的排放阀另外配置成从第一位置转换到第二位置，从而调节从所述阳极排出的氮；
电机，其电连接到所述燃料电池堆并由所述燃料电池堆供电；以及控制器，其与所述燃料电池堆连通，具有处理器，并且配置为当所述临时禁用的排放阀通过由所述处理器执行指令而被设置在所述第一位置时维持所述燃料电池堆的操作，其中所述指令的执行使得所述控制器同时：
增加所述阳极中的第一压力；以及
减小所述阴极中的第二压力。
8.如权利要求7所述的系统，其中所述指令的执行还使得所述控制器同时维持所述阴极中的相对湿度小于阈值相对湿度。
9.如权利要求7所述的系统，其中所述控制器配置成将氢注入所述阳极中，从而增加所述第一压力。
10.如权利要求7所述的系统，还包括氢浓度传感器和氢浓度模型中的至少一个，所述氢浓度传感器和氢浓度模型与所述控制器通信并且配置用于估计所述阳极中的氢浓度，并且进一步其中所述控制器配置为限制从所述燃料电池堆供应到所述电机的燃料电池堆动力输出，从而增加所述氢浓度。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111403778B (zh) * 2020-03-27 2021-06-11 北京理工大学 一种开放式可不间断供电的金属空气燃料电池系统
US11894588B2 (en) 2021-09-14 2024-02-06 GM Global Technology Operations LLC Fuel cell propulsion system with a fuel cell stack for a motor vehicle and process for controlling a temperature of the fuel cell stack
DE102022212447A1 (de) 2022-11-22 2023-11-30 Vitesco Technologies GmbH Verfahren, Steuerungsvorrichtung und Computerprogramm zum Feststellen einer Undichtigkeit in einem Brennstoffzellensystem sowie Dichtheitsanalysevorrichtung und Brennstoffzellensystem

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006331671A (ja) * 2005-05-23 2006-12-07 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
US20100143813A1 (en) * 2010-02-16 2010-06-10 Gm Global Technology Operations, Inc. Freeze start operation in a fuel cell with a blocked anode cell
DE102010030152A1 (de) * 2010-06-16 2011-12-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Sicherstellen einer Versorgung einer Anode mindestens einer Brennstoffzelle mit Brennstoff
CN102484271A (zh) * 2009-09-16 2012-05-30 日产自动车株式会社 燃料电池系统的控制装置以及控制方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7544430B2 (en) * 2006-12-15 2009-06-09 Gm Global Technology Operations, Inc. Online detection of stack crossover rate for adaptive hydrogen bleed strategy
US8855942B2 (en) * 2007-06-15 2014-10-07 GM Global Technology Operations LLC Anode bleed control strategy for improved water management and hydrogen utilization
JP5169056B2 (ja) * 2007-07-31 2013-03-27 日産自動車株式会社 燃料電池システム及びその運転停止方法
US9034530B2 (en) 2008-08-06 2015-05-19 GM Global Technology Operations LLC Fuel cell stack used as coolant heater

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006331671A (ja) * 2005-05-23 2006-12-07 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
CN102484271A (zh) * 2009-09-16 2012-05-30 日产自动车株式会社 燃料电池系统的控制装置以及控制方法
US20100143813A1 (en) * 2010-02-16 2010-06-10 Gm Global Technology Operations, Inc. Freeze start operation in a fuel cell with a blocked anode cell
CN105720282A (zh) * 2010-02-16 2016-06-29 通用汽车环球科技运作有限责任公司 带有阻塞的阳极电池的燃料电池内的冷启动操作
DE102010030152A1 (de) * 2010-06-16 2011-12-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Sicherstellen einer Versorgung einer Anode mindestens einer Brennstoffzelle mit Brennstoff

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