CN111584901A - 一种燃料电池性能快速恢复方法 - Google Patents

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Abstract

一种燃料电池性能快速恢复方法，属于燃料电池技术领域。本发明包括如下步骤：步骤1，在待恢复的燃料电池两端施加电压；步骤2，调节增加燃料电池两端的电压至设定值；步骤3，在燃料电池的阳极通入去离子水。本发明操作简单，能够快速恢复燃料电池性能，同时成本较低。

Description

一种燃料电池性能快速恢复方法
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池性能快速恢复方法。
背景技术
燃料电池在长期使用后，其性能会出现一定程度的衰减，而出现衰减的原因有很多，例如催化层上的催化剂被大气、氢气中的氮氧化物，碳氧化物，硫化物等污染，因此对长期使用后燃料电池性能的恢复具有很大的意义。目前涉及的快速恢复性能方法如大电流恢复性能法，循环伏安法等。前者可以恢复电堆的性能，但是只提高了质子传导率，打通了三项界面，并没有有效的除去催化剂表面的杂质，后者只能在单电池中恢复电池性能，但并不能满足电堆性能恢复的需求。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种燃料电池性能快速恢复方法，其操作简单，能够快速恢复燃料电池性能，同时成本较低。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种燃料电池性能快速恢复方法，包括如下步骤：
步骤1，在待恢复的燃料电池两端施加电压；
步骤2，调节增加所述燃料电池两端的电压至设定值；
步骤3，在燃料电池的阳极通入去离子水。
本发明通过外接直流电源，使得燃料电池的阴极和阳极获得高电位，以将吸附在阴极和阳极催化剂表面的杂质氧化去除，然后通过去离子水润湿阳极，以提高质子交换膜的导通性，即提高质子传导率，从而保证燃料电池性能的有效恢复。
作为本发明优选，所述步骤2中燃料电池两端电压的增加速度为0.1-0.2V/s。所述电压的增速适当，能够避免对燃料电池造成损坏。
作为本发明优选，所述步骤2中燃料电池两端电压的设定值为：单片平均电压为1-1.5V。一般情况下，所述电压值即电极催化剂表面的电压值，该电压值能够有效氧化去除催化剂表面杂质。
作为本发明优选，所述步骤2还包括：向所述燃料电池的电极通入氢气或空气。电极处的氢气或空气在通电的情况下会产生一个热力学电势，以配合直流电源使电极催化剂表面快速达到所需电压，完成杂质的氧化去除，同时节约了电能。
作为本发明优选，所述步骤2中燃料电池两端电压的设定值为：单片的电极催化剂表面电压相对于标准氢电极电压平均为1-1.5V。由于在电极处通入了氢气或空气，所以催化剂表面的电压会高于燃料电池单片的电压，即燃料电池单片电压无需达到1-1.5V，单片电压加上氢气或空气产生的热力学电势之和达到1-1.5V即可满足氧化杂质的要求。
作为本发明优选，所述步骤3中在燃料电池的阳极通入的去离子水温度为40-70℃，时间为40-90min。温水能够有效润湿阳极的质子交换膜，提高质子传导率，确保燃料电池性能恢复。
作为本发明优选，所述燃料电池为空冷燃料电池或液冷燃料电池。
本发明的优点是：通过外接直流电源，使得燃料电池的阴极和阳极获得高电位，以将吸附在阴极和阳极催化剂表面的杂质氧化去除，然后通过去离子水润湿阳极，以提高质子交换膜的导通性，即提高质子传导率，从而保证燃料电池性能的快速有效恢复。该方法操作简单，适用范围广，只需直流电源，不需要额外的辅助设备，降低了PEMFC恢复性能的难度和成本。
附图说明
图1为本发明实施例1的流程图；
图2为本发明实施例2的流程图；
图3为本发明实施例1中具体实例的性能恢复效果图；
图4为本发明实施例2中具体实例的性能恢复效果图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
实施例1
一种燃料电池性能快速恢复方法，包括如下步骤：
步骤1，在待恢复的燃料电池两端通过直流电源施加电压；所述燃料电池为空冷燃料电池或液冷燃料电池；
步骤2，调节所述直流电源以0.1-0.2V/s的速度缓慢增加所述燃料电池两端电压，直至电堆单片电压平均达到1-1.5V；
步骤3，在燃料电池的阳极通入40-70℃的去离子水，持续通入40-90min。
本方法通过外接直流电源，使得燃料电池的阴极和阳极获得高电位，以将吸附在阴极和阳极催化剂表面的杂质氧化去除，然后通过去离子水润湿阳极，以提高质子交换膜的导通性，即提高质子传导率，从而保证燃料电池性能的有效恢复。
具体的，以40片串联的活性面积为80 cm2质子交换膜燃料电池堆为实验对象，运行1500小时后，恢复步骤为：
步骤1，在待恢复的燃料电池两端通过直流电源施加电压；
步骤2，调节所述直流电源以0.15V/s的速度缓慢增加所述燃料电池两端电压，直至电堆单片平均电压达到1.2V；
步骤3，在燃料电池的阳极通入60℃的去离子水，持续通入60min。
性能恢复效果如图3所示。
实施例2
一种燃料电池性能快速恢复方法，包括如下步骤：
步骤1，在待恢复的燃料电池两端通过直流电源施加电压；所述燃料电池为空冷燃料电池或液冷燃料电池；
步骤2，向燃料电池的电极通入氢气或空气，调节所述直流电源以0.1-0.2V/s的速度缓慢增加所述燃料电池两端电压，直至电堆单片的电极催化剂表面电压相对于标准氢电极电压平均为1-1.5V；
步骤3，在燃料电池的阳极通入40-70℃的去离子水，持续通入40-90min。
本方法通过外接直流电源，并且向燃料电池电极通入氢气或空气来配合直流电源使得电极催化剂表面电压快速达到所需值，以将吸附在阴极和阳极催化剂表面的杂质氧化去除，然后通过去离子水润湿阳极，以提高质子交换膜的导通性，即提高质子传导率，从而保证燃料电池性能的有效恢复。
具体的，以80片串联的活性面积为150 cm2质子交换膜燃料电池堆为实验对象，运行1200小时后，恢复步骤为：
步骤1，在待恢复的燃料电池两端通过直流电源施加电压；
步骤2，向燃料电池的阳极通入空气，调节所述直流电源以0.1-0.2V/s的速度缓慢增加所述燃料电池两端电压，直至燃料电池的电堆单片的电极催化剂表面电压相对于标准氢电极电压平均为1.1V时（由于通入的空气能够产生0.8V的热力学电势，则直流电源实际施加给燃料电池单片的平均电压为0.3V）；
步骤3，在燃料电池的阳极通入70℃的去离子水，持续通入50min。
性能恢复效果如图4所示。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，该具体实施方式是基于本发明整体构思下的一种实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种燃料电池性能快速恢复方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，在待恢复的燃料电池两端施加电压；
步骤2，调节增加所述燃料电池两端的电压至设定值；
步骤3，在燃料电池的阳极通入去离子水。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池性能快速恢复方法，其特征在于，所述步骤2中燃料电池两端电压的增加速度为0.1-0.2V/s。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池性能快速恢复方法，其特征在于，所述步骤2中燃料电池两端电压的设定值为：单片平均电压为1-1.5V。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池性能快速恢复方法，其特征在于，所述步骤2还包括：向所述燃料电池的电极通入氢气或空气。
5.根据权利要求4所述的一种燃料电池性能快速恢复方法，其特征在于，所述步骤2中燃料电池两端电压的设定值为：单片的电极催化剂表面电压相对于标准氢电极电压平均为1-1.5V。
6.根据权利要求1所述的一种燃料电池性能快速恢复方法，其特征在于，所述步骤3中在燃料电池的阳极通入的去离子水温度为40-70℃，时间为40-90min。
7.根据权利要求1所述的一种燃料电池性能快速恢复方法，其特征在于，所述燃料电池为空冷燃料电池或液冷燃料电池。
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Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63170866A (ja) * 1987-01-09 1988-07-14 Hitachi Ltd 溶融塩型燃料電池発電プラント
CN1508897A (zh) * 2002-10-31 2004-06-30 ���µ�����ҵ��ʽ���� 燃料电池和燃料电池系统的工作方法及燃料电池系统
KR20070095684A (ko) * 2006-03-22 2007-10-01 삼성에스디아이 주식회사 패시브형 연료전지 시스템의 활성화 방법
CN101098009A (zh) * 2006-06-30 2008-01-02 比亚迪股份有限公司 燃料电池膜电极的活化方法
CN101140997A (zh) * 2006-09-08 2008-03-12 新源动力股份有限公司 一种质子交换膜燃料电池失效膜电极恢复再生的方法
CN101170187A (zh) * 2006-10-27 2008-04-30 新源动力股份有限公司 一种燃料电池低温启动的方法及装置
CN102170005A (zh) * 2010-02-10 2011-08-31 通用汽车环球科技运作有限责任公司 恢复pem燃料电池堆的电压损失的方法和过程
CN103855415A (zh) * 2012-11-29 2014-06-11 中国科学院大连化学物理研究所 一种直接醇类燃料电池经历低温后的性能恢复方法
CN103928695A (zh) * 2014-04-16 2014-07-16 同济大学 一种恢复质子交换膜燃料电池低效膜电极性能的方法
US20150086889A1 (en) * 2013-09-25 2015-03-26 Hyundai Motor Company Method for recovering performance of fuel-cell stack
CN104600339A (zh) * 2013-10-31 2015-05-06 现代自动车株式会社 通过使用电极反转来恢复燃料电池性能的方法
CN206316139U (zh) * 2016-12-01 2017-07-11 中国石油大学(华东) 一种电动力‑燃料电池耦合装置
CN107563615A (zh) * 2017-08-16 2018-01-09 国网四川省电力公司电力科学研究院 电热氢多能源站系统运行成本确定方法
CN108574109A (zh) * 2017-03-07 2018-09-25 通用汽车环球科技运作有限责任公司 燃料电池堆插入程序和插入调节系统
CN109216733A (zh) * 2017-06-29 2019-01-15 本田技研工业株式会社 燃料电池的活化方法和活化装置
KR101956465B1 (ko) * 2017-09-08 2019-03-08 현대자동차주식회사 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 ega 검출방법
CN110911714A (zh) * 2019-10-23 2020-03-24 浙江高成绿能科技有限公司 一种质子交换膜燃料电池电堆活化方法

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63170866A (ja) * 1987-01-09 1988-07-14 Hitachi Ltd 溶融塩型燃料電池発電プラント
CN1508897A (zh) * 2002-10-31 2004-06-30 ���µ�����ҵ��ʽ���� 燃料电池和燃料电池系统的工作方法及燃料电池系统
KR20070095684A (ko) * 2006-03-22 2007-10-01 삼성에스디아이 주식회사 패시브형 연료전지 시스템의 활성화 방법
CN101098009A (zh) * 2006-06-30 2008-01-02 比亚迪股份有限公司 燃料电池膜电极的活化方法
CN101140997A (zh) * 2006-09-08 2008-03-12 新源动力股份有限公司 一种质子交换膜燃料电池失效膜电极恢复再生的方法
CN101170187A (zh) * 2006-10-27 2008-04-30 新源动力股份有限公司 一种燃料电池低温启动的方法及装置
CN102170005A (zh) * 2010-02-10 2011-08-31 通用汽车环球科技运作有限责任公司 恢复pem燃料电池堆的电压损失的方法和过程
CN103855415A (zh) * 2012-11-29 2014-06-11 中国科学院大连化学物理研究所 一种直接醇类燃料电池经历低温后的性能恢复方法
US20150086889A1 (en) * 2013-09-25 2015-03-26 Hyundai Motor Company Method for recovering performance of fuel-cell stack
CN104600339A (zh) * 2013-10-31 2015-05-06 现代自动车株式会社 通过使用电极反转来恢复燃料电池性能的方法
CN103928695A (zh) * 2014-04-16 2014-07-16 同济大学 一种恢复质子交换膜燃料电池低效膜电极性能的方法
CN206316139U (zh) * 2016-12-01 2017-07-11 中国石油大学(华东) 一种电动力‑燃料电池耦合装置
CN108574109A (zh) * 2017-03-07 2018-09-25 通用汽车环球科技运作有限责任公司 燃料电池堆插入程序和插入调节系统
CN109216733A (zh) * 2017-06-29 2019-01-15 本田技研工业株式会社 燃料电池的活化方法和活化装置
CN107563615A (zh) * 2017-08-16 2018-01-09 国网四川省电力公司电力科学研究院 电热氢多能源站系统运行成本确定方法
KR101956465B1 (ko) * 2017-09-08 2019-03-08 현대자동차주식회사 복수의 기체확산층이 존재하는 불량 ega 검출방법
CN110911714A (zh) * 2019-10-23 2020-03-24 浙江高成绿能科技有限公司 一种质子交换膜燃料电池电堆活化方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
康启平 等: "PEMFC膜电极的活化研究进展", 《中北大学学报》 *
肖伟强 等: "质子交换膜燃料电池的活化工艺展望", 《电池》 *

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Publication number Publication date
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