CN111740136A - 在线检测固体氧化物燃料电池系统泄漏率的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种在线检测固体氧化物燃料电池系统泄漏率的方法及装置。该方法包括：在固体氧化物燃料电池运行过程中，切断阳极腔的燃气供应，关断阳极腔的排气管路，切断阴极腔的高压空气供应；获得固体氧化物燃料电池的开路电压和温度；根据固体氧化物燃料电池的开路电压和温度确定固体氧化物燃料电池系统的泄漏率。基于本申请公开的技术方案，能够对固体氧化物燃料电池系统的泄漏率进行在线检测。

Description

在线检测固体氧化物燃料电池系统泄漏率的方法及装置
技术领域
本申请属于燃料电池检测技术领域，涉及一种在线检测固体氧化物燃料电池系统泄漏率的方法及装置，尤其涉及一种在线检测车辆用固体氧化物燃料电池系统泄漏率的方法及装置。
背景技术
固体氧化物燃料电池是一种将燃气与空气发生氧化还原反应的化学能直接转化为电能的发电装置，其运行温度较高。在固体氧化物燃料电池的阳极侧设置有阳极腔，阳极腔用于容置反应所需的燃气，在固体氧化物燃料电池的阴极侧设置有阴极腔，阴极腔用于容置反应所需的空气。固体氧化物燃料电池、阳极腔和阴极腔构成固体氧化物燃料电池系统。
在固体氧化物燃料电池运行过程中，如果空气泄漏到阳极侧，会对阳极的材料及阳极致密多孔的结构造成严重影响，使固体氧化物燃料电池的性能明显下降，严重影响固体氧化物燃料电池的寿命。因此，固体氧化物燃料电池系统的泄漏检测一直是本领域的技术热点和难点。
目前，针对固体氧化物燃料电池系统的泄漏率检测采用的方法为：向固体氧化物燃料电池系统的阳极腔和阴极腔充入惰性气体或者空气，通过监测压力变化来确定固体氧化物燃料电池系统的泄漏率。基于该方法，通常在固体氧化物燃料电池系统出厂前进行泄漏率检测，或者在固体氧化物燃料电池系统启动之前进行泄漏率检测，而且需要携带额外的气瓶才能进行。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种在线检测固体氧化物燃料电池系统泄漏率的方法及装置，能够在固体氧化物燃料电池系统运行中对其泄漏率进行检测。
为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
一方面，本申请提供一种在线检测固体氧化物燃料电池系统泄漏率的方法，所述固体氧化物燃料电池系统包括固体氧化物燃料电池、设置于所述固体氧化物燃料电池的阳极侧的阳极腔、以及设置于所述固体氧化物燃料电池的阴极侧的阴极腔，所述方法包括：
在固体氧化物燃料电池运行过程中，切断所述阳极腔的燃气供应，关断所述阳极腔的排气管路，切断所述阴极腔的高压空气供应；
获得所述固体氧化物燃料电池的开路电压和温度；
根据所述固体氧化物燃料电池的开路电压和温度确定所述固体氧化物燃料电池系统的泄漏率。
可选的，在上述方法中，所述根据所述固体氧化物燃料电池的开路电压和温度确定所述固体氧化物燃料电池系统的泄漏率，包括：
根据
Figure BDA0002564071360000021
计算所述固体氧化物燃料电池系统的泄漏率；
其中，
Figure BDA0002564071360000022
为所述固体氧化物燃料电池系统的泄漏率，V为所述固体氧化物燃料电池的开路电压，
Figure BDA0002564071360000023
R为摩尔气体常数，T为所述固体氧化物燃料电池的温度，F为法拉第常数，
Figure BDA0002564071360000024
为氧气摩尔质量，Va为所述阳极腔的体积，
Figure BDA0002564071360000025
为所述阴极腔的氧分压，
Figure BDA0002564071360000026
为所述未发生泄漏状态下所述阳极腔的氧分压，m(Air)为空气泄漏质量。
可选的，在上述方法中，所述根据所述固体氧化物燃料电池的开路电压和温度确定所述固体氧化物燃料电池系统的泄漏率，包括：
获取预先构建的固体氧化物燃料电池的开路电压和温度与泄漏率的对应关系；
根据获取的固体氧化物燃料电池的开路电压和温度与泄漏率的对应关系，确定与所述固体氧化物燃料电池的开路电压和温度对应的泄漏率。
可选的，在上述方法的基础上，在所述获得所述固体氧化物燃料电池的开路电压和温度后，还包括：
比较所述固体氧化物燃料电池的开路电压和预设的电压阈值；
如果所述固体氧化物燃料电池的开路电压大于预设的电压阈值，则执行根据所述固体氧化物燃料电池的开路电压和温度确定所述固体氧化物燃料电池系统的泄漏率的步骤；
如果所述固体氧化物燃料电池的开路电压小于或等于所述预设的电压阈值，则确定所述固体氧化物燃料电池系统发生严重泄漏。
可选的，在上述方法中，还包括：
如果所述固体氧化物燃料电池的开路电压小于或等于所述预设的电压阈值，则输出提示信息。
另一方面，本申请提供一种在线检测固体氧化物燃料电池系统泄漏率的装置，所述固体氧化物燃料电池系统包括固体氧化物燃料电池、设置于所述固体氧化物燃料电池的阳极侧的阳极腔、以及设置于所述固体氧化物燃料电池的阴极侧的阴极腔，所述装置包括：
温度传感器，用于检测所述固体氧化物燃料电池的温度；
电压传感器，用于检测所述固体氧化物燃料电池的开路电压；
与所述温度传感器和所述电压传感器连接的控制器，所述控制器用于：在固体氧化物燃料电池运行过程中，切断所述阳极腔的燃气供应，关断所述阳极腔的排气管路，切断所述阴极腔的高压空气供应；获得所述固体氧化物燃料电池的开路电压和温度；根据所述固体氧化物燃料电池的开路电压和温度确定所述固体氧化物燃料电池系统的泄漏率。
可选的，在所述装置中，所述控制器根据所述固体氧化物燃料电池的开路电压和温度确定所述固体氧化物燃料电池系统的泄漏率，具体为：
所述控制器根据
Figure BDA0002564071360000031
计算所述固体氧化物燃料电池系统的泄漏率；
其中，
Figure BDA0002564071360000041
为所述固体氧化物燃料电池系统的泄漏率，V为所述固体氧化物燃料电池的开路电压，
Figure BDA0002564071360000042
R为摩尔气体常数，T为所述固体氧化物燃料电池的温度，F为法拉第常数，
Figure BDA0002564071360000043
为氧气摩尔质量，Va为所述阳极腔的体积，
Figure BDA0002564071360000044
为所述阴极腔的氧分压，
Figure BDA0002564071360000045
为所述未发生泄漏状态下所述阳极腔的氧分压，m(Air)为空气泄漏质量。
可选的，在所述装置中，所述控制器根据所述固体氧化物燃料电池的开路电压和温度确定所述固体氧化物燃料电池系统的泄漏率，具体为：
所述控制器获取预先构建的固体氧化物燃料电池的开路电压和温度与泄漏率的对应关系，根据获取的固体氧化物燃料电池的开路电压和温度与泄漏率的对应关系，确定与所述固体氧化物燃料电池的开路电压和温度对应的泄漏率。
可选的，所述阳极腔的进气口通过进气管路与燃气单元连接，所述阳极腔的排气口与排气管路连接，所述排气管路上设置有电磁阀；
所述控制器切断所述阳极腔的燃气供应，关断所述阳极腔的排气管路，具体为：所述控制器控制所述燃气单元停止输出燃气，控制所述电磁阀关断。
可选的，所述阳极腔的进气口通过进气管路与燃气单元连接，所述阳极腔的排气口与排气管路连接，所述进气管路上设置有第一电磁阀，所述排气管路上设置有第二电磁阀；
所述控制器切断所述阳极腔的燃气供应，关断所述阳极腔的排气管路，具体为：控制所述第一电磁阀和所述第二电磁阀关断。
由此可见，本申请的有益效果为：
本申请公开的在线检测固体氧化物燃料电池系统泄漏率的方法，在固体氧化物燃料电池运行过程中，切断阳极腔的燃气供应，关断阳极腔的排气管路，并切断阴极腔的高压空气供应，在此状态下，根据固体氧化物燃料电池的开路电压和温度确定固体氧化物燃料电池系统的泄漏率。可以看到，本申请公开的方法，无需向阳极腔和阴极腔充入气体，只需要在切断阳极腔的燃气供应，关断阳极腔的排气管路，并切断阴极腔的高压空气供应情况下，检测固体氧化物燃料电池的开路电压和温度，就可以确定固体氧化物燃料电池系统的泄漏率，从而在固体氧化物燃料电池系统运行过程中进行泄漏率检测，即，对固体氧化物燃料电池系统的泄漏率进行在线检测，使得针对固体氧化物燃料电池系统的泄漏率检测不再局限于出厂前和启动前，应用场景更加广泛；而且本申请公开的方法，不需要使用气瓶，降低了检测成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请公开的一种在线检测固体氧化物燃料电池系统泄漏率的方法的流程图；
图2为本申请公开的另一种在线检测固体氧化物燃料电池系统泄漏率的方法的流程图；
图3为本申请公开的一种在线检测固体氧化物燃料电池系统泄漏率的装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请提供一种在线检测固体氧化物燃料电池系统泄漏率的方法及装置，能够在固体氧化物燃料电池系统运行中对其泄漏率进行检测。
这里对固体氧化物燃料系统的结构进行介绍。
固体氧化物燃料系统包括固体氧化物燃料电池、设置于固体氧化物燃料电池的阳极侧的阳极腔、以及设置于固体氧化物燃料电池的阴极侧的阴极腔。
其中，阳极腔的进气口通过进气管路与燃气单元连接，阳极腔的排气口连接有排气管路，排气管路可以与废气处理设备连接，燃气单元输出的燃气进入阳极腔，未参与反应的燃气和反应产物从阳极腔的排气口排出。阴极腔的进气口和排气口均与外部环境连通，在阴极腔的进气口还设置有空气单元(如鼓风机等气体加压设备)，当空气单元开启时，进入阴极腔的是加压后的空气，当空气单元关闭时，进入阴极腔的是常压空气，也就是说，无论空气单元是否开启，阴极腔与外部环境都是连通的。
参见图1，图1为本申请公开的一种在线检测固体氧化物燃料电池系统泄漏率的方法的流程图。该方法包括：
S101：在固体氧化物燃料电池系统运行过程中，切断阳极腔的燃气供应，关断阳极腔的排气管路，切断阴极腔的高压空气供应。
可选的，切断阳极腔的燃气供应，关断阳极腔的排气管路，采用如下方案：在阳极腔的进气管路和排气管路分别设置一个电磁阀，控制两个电磁阀关断，从而切断阳极腔的燃气供应，关断阳极腔的排气管路。
可选的，切断阳极腔的燃气供应，关断阳极腔的排气管路，采用如下方案：在阳极腔的排气管路设置电磁阀，控制燃气单元停止向阳极腔输出燃气，并控制该电磁阀关断，从而切断阳极腔的燃气供应，关断阳极腔的排气管路。
需要说明的是，切断阴极腔的高压空气供应是指：关闭设置于阴极腔的进气口的空气单元。此时，阴极腔的进气口和排气口与外部环境仍是连通的，常压空气可以自由进出阴极腔。
也就是说，在固体氧化物燃料电池系统运行过程中，切断阳极腔的燃气供应，关断阳极腔的排气管路，并切断阴极腔的高压空气供应，此时，常压空气可以进出阴极腔，而没有燃气进入阳极腔，反应产物和未参与反应的燃气也无法从阳极腔排出。
S102：获得固体氧化物燃料电池的开路电压和温度。
固体氧化物燃料电池的开路电压是指：固体氧化物燃料电池的阴极电动势与阳极电动势之间的差值。
实施中，固体氧化物燃料电池的温度可以采用阴极腔的出口温度。实施中，可以在阴极腔的出口设置温度传感器，以检测固体氧化物燃料电池的温度。
S103：根据固体氧化物燃料电池的开路电压和温度确定固体氧化物燃料电池系统的泄漏率。
申请人经过研究发现：在固体氧化物燃料电池系统运行过程中，固体氧化物燃料电池的开路电压实质为阴极侧氧分压和阳极侧氧分压共同作用的结果。也就是说，固体氧化物燃料电池的开路电压与泄漏到阳极腔的空气的质量相关。另外，固体氧化物燃料电池的开路电压还与固体氧化物燃料电池的温度相关。因此，可以根据固体氧化物燃料电池的开路电压和温度确定固体氧化物燃料电池系统的泄漏率。
需要说明的是，本申请中固体氧化物燃料电池系统的泄漏率是指空气泄漏率。
本申请上述公开的在线检测固体氧化物燃料电池系统泄漏率的方法，在固体氧化物燃料电池运行过程中，切断阳极腔的燃气供应，关断阳极腔的排气管路，并切断阴极腔的高压空气供应，在此状态下，根据固体氧化物燃料电池的开路电压和温度确定固体氧化物燃料电池系统的泄漏率。可以看到，本申请公开的方法，无需向阳极腔和阴极腔充入气体，只需要在切断阳极腔的燃气供应，关断阳极腔的排气管路，并切断阴极腔的高压空气供应情况下，检测固体氧化物燃料电池的开路电压和温度，就可以确定固体氧化物燃料电池系统的泄漏率，从而在固体氧化物燃料电池系统运行过程中进行泄漏率检测，即，对固体氧化物燃料电池系统的泄漏率进行在线检测，使得针对固体氧化物燃料电池系统的泄漏率检测不再局限于出厂前和启动前，应用场景更加广泛；而且本申请公开的方法，不需要使用气瓶，降低了检测成本。
需要说明的是，本申请公开的方法在固体氧化物燃料电池系统运行过程中实施，但需要切断阳极腔的燃气供应，关断阳极腔的排气管路，切断阴极腔的高压空气供应，因此，可以在车辆怠速的状态下执行本方案，如在交通指示灯处等待通行时执行本方法，或者在停车之后、关闭车辆之前的时间段内执行本方法。
参见图2，图2为本申请公开的另一种在线检测固体氧化物燃料电池系统泄漏率的方法的流程图。该方法包括：
S201：在固体氧化物燃料电池系统运行过程中，切断阳极腔的燃气供应，关断阳极腔的排气管路，切断阴极腔的高压空气供应。
S202：获得固体氧化物燃料电池的开路电压和温度。
S203：比较固体氧化物燃料电池的开路电压和预设的电压阈值，根据比较结果执行后续的S204或者S205。具体的，如果固体氧化物燃料电池的开路电压大于预设的电压阈值，则执行S204，如果固体氧化物燃料电池的开路电压小于或等于预设的电压阈值，则执行S205。
S204：根据固体氧化物燃料电池的开路电压和温度确定固体氧化物燃料电池系统的泄漏率。
S205：确定固体氧化物燃料电池系统发生严重泄漏。
固体氧化物燃料电池的开路电压与固体氧化物燃料电池系统的泄漏率呈负相关关系。也就是说，固体氧化物燃料电池系统的泄漏率越大，固体氧化物燃料电池的开路电压的值越小。因此，当固体氧化物燃料电池的开路电压大于预设的电压阈值时，根据固体氧化物燃料电池的开路电压和温度确定固体氧化物燃料电池系统的泄漏率，当固体氧化物燃料电池的开路电压小于或等于预设的电压阈值时，可以确定固体氧化物燃料电池发生严重泄漏，此时可以不再计算固体氧化物燃料电池系统的泄漏率。
需要说明的是，该预设的电压阈值为经验值。实施中，该电压阈值可以设置为0，也可以设置为接近于0的正数。
本申请图2所示的在线检测固体氧化物燃料电池系统泄漏率的方法与图1所示的方法相比，在检测固体氧化物燃料电池的开路电压和温度后，比较当前的开路电压和预设的开路电压阈值，如果开路电压大于预设的电压阈值，则根据固体氧化物燃料电池的开路电压和温度确定固体氧化物燃料电池系统的泄漏率，如果开路电压小于或等于预设的电压阈值，则确定固体氧化物燃料电池系统发生严重泄漏，从而在固体氧化物燃料电池系统发生严重泄漏时，能够更加快速地确定该情况的发生。
在一个实施例中，在图2所示在线检测固体氧化物燃料电池系统泄漏率的方法的基础上，还包括：如果固体氧化物燃料电池的开路电压小于或等于预设的电压阈值，则输出提示信息。
也就是说，如果固体氧化物燃料电池的开路电压小于或等于预设的电压阈值，则确定固体氧化物燃料电池系统发生严重泄漏，并输出提示信息，从而向用户发出严重泄漏的提示。
在固体氧化物燃料电池系统中，固体氧化物燃料电池的开路电压与泄漏到阳极腔的空气的质量相关。相应的，固体氧化物燃料电池的开路电压的变化率与固体氧化物燃料电池系统的泄漏率相关。
实施中，可以根据固体氧化物燃料电池的开路电压的变化率确定固体氧化物燃料电池系统的泄漏率。
在一个实施例中，根据固体氧化物燃料电池的开路电压和温度确定固体氧化物燃料电池系统的泄漏率，采用以下方案：
根据
Figure BDA0002564071360000091
计算固体氧化物燃料电池系统的泄漏率。
其中：
Figure BDA0002564071360000101
Figure BDA0002564071360000102
Figure BDA0002564071360000103
Figure BDA0002564071360000104
为固体氧化物燃料电池系统的泄漏率；
V为固体氧化物燃料电池的开路电压；
R为摩尔气体常数，取值为8.3145J.mol-1.K-1；
T为固体氧化物燃料电池的温度，可以采用热力学温度；
F为法拉第常数，取值为9.6485×104C；
Figure BDA0002564071360000105
为氧气摩尔质量；
Va为阳极腔的体积，具体是阳极腔处于封闭状态下的体积；
Figure BDA0002564071360000106
为阴极腔的氧分压，在切断阴极腔的高压空气供应后，进入阴极腔的空气为常压空气，通常空气中氧气所占比例为21％，因此阴极腔的氧分压为常数；
Figure BDA0002564071360000107
为未发生泄漏状态下阳极腔的氧分压，取值可以通过实验手段标定；
m(Air)为空气泄漏质量。
在一个实施例中，根据固体氧化物燃料电池的开路电压和温度确定固体氧化物燃料电池系统的泄漏率，采用以下方案：
获取预先构建的固体氧化物燃料电池的开路电压和温度与泄漏率的对应关系；
根据获取的固体氧化物燃料电池的开路电压和温度与泄漏率的对应关系，确定与固体氧化物燃料电池的开路电压和温度对应的泄漏率。
也就是说，预先构建固体氧化物燃料电池的开路电压和温度与泄漏率的对应关系，在该对应关系中，固体氧化物燃料电池的开路电压和温度的一组取值对应于泄漏率的一个取值。在获得固体氧化物燃料电池的开路电压和温度后，在该对应关系中，查找与获取到的固体氧化物燃料电池的开度电压和温度对应的泄漏率的取值。
需要说明的是，在预先构建固体氧化物的开路电压和温度与泄漏率的对应关系的过程，是基于
Figure BDA0002564071360000111
进行的。
本申请上述公开了在线检测固体氧化物燃料系统泄漏率的方法，本申请还公开在线检测固体氧化物燃料电池系统泄漏率的装置，说明书中关于两者的描述可以相互参考。
参见图3，图3为本申请公开的一种在线检测固体氧化物燃料电池系统泄漏率的装置的结构示意图。该装置包括温度传感器100、电压传感器200和控制器300。
其中：
温度传感器100，用于检测固体氧化物燃料电池的温度。
实施中，固体氧化物燃料电池的温度可以采用阴极腔的出口温度。实施中，可以在阴极腔的出口设置温度传感器100，以检测阴极腔的出口温度，并将阴极腔的出口温度作为固体氧化物燃料电池的温度。
电压传感器200，用于检测固体氧化物燃料电池的开路电压。
控制器300与温度传感器100和电压传感器200连接，用于：在固体氧化物燃料电池运行过程中，切断阳极腔的燃气供应，关断阳极腔的排气管路，切断阴极腔的高压空气供应；获得固体氧化物燃料电池的开路电压和温度；根据固体氧化物燃料电池的开路电压和温度确定固体氧化物燃料电池系统的泄漏率。
本申请上述公开的在线检测固体氧化物燃料电池系统泄漏率的装置，在固体氧化物燃料电池运行过程中，控制器切断阳极腔的燃气供应，关断阳极腔的排气管路，并切断阴极腔的高压空气供应，在此状态下，控制器根据固体氧化物燃料电池的开路电压和温度确定固体氧化物燃料电池系统的泄漏率。可以看到，本申请公开的装置，无需向阳极腔和阴极腔充入气体，只需要在切断阳极腔的燃气供应，关断阳极腔的排气管路，并切断阴极腔的高压空气供应情况下，检测固体氧化物燃料电池的开路电压和温度，就可以确定固体氧化物燃料电池系统的泄漏率，从而在固体氧化物燃料电池系统运行过程中进行泄漏率检测，即，对固体氧化物燃料电池系统的泄漏率进行在线检测，使得针对固体氧化物燃料电池系统的泄漏率检测不再局限于出厂前和启动前，应用场景更加广泛；而且本申请公开的装置，不需要使用气瓶，降低了检测成本。
在一个实施例中，控制器300还用于：比较获得的固体氧化物燃料电池的开路电压和预设的电压阈值，如果固体氧化物燃料电池的开路电压大于预设的电压阈值，则根据固体氧化物燃料电池的开路电压和温度确定固体氧化物燃料电池系统的泄漏率，如果固体氧化物燃料电池的开路电压小于或等于预设的电压阈值，则固体氧化物燃料电池系统发生严重泄漏。
可选的，控制器300还用于：如果固体氧化物燃料电池的开路电压小于或等于预设的电压阈值，则输出提示信息。
在一个实施例中，控制器300根据固体氧化物燃料电池的开路电压和温度确定固体氧化物燃料电池系统的泄漏率，具体为：
控制器300根据
Figure BDA0002564071360000121
计算固体氧化物燃料电池系统的泄漏率；
其中，
Figure BDA0002564071360000122
为固体氧化物燃料电池系统的泄漏率，V为固体氧化物燃料电池的开路电压，
Figure BDA0002564071360000123
R为摩尔气体常数，T为固体氧化物燃料电池的温度，F为法拉第常数，
Figure BDA0002564071360000124
为氧气摩尔质量，Va为阳极腔的体积，
Figure BDA0002564071360000125
为阴极腔的氧分压，
Figure BDA0002564071360000126
为未发生泄漏状态下阳极腔的氧分压，m(Air)为空气泄漏质量。
在一个实施例中，控制器300根据固体氧化物燃料电池的开路电压和温度确定固体氧化物燃料电池系统的泄漏率，具体为：
控制器300获取预先构建的固体氧化物燃料电池的开路电压和温度与泄漏率的对应关系，根据获取的固体氧化物燃料电池的开路电压和温度与泄漏率的对应关系，确定与固体氧化物燃料电池的开路电压和温度对应的泄漏率。
在一个实施例中，固体氧化物燃料电池系统的阳极腔的进气口通过进气管路与燃气单元连接，阳极腔的排气口与排气管路连接，排气管路上设置有电磁阀，如图3中所示。控制器300切断阳极腔的燃气供应，关断阳极腔的排气管路，具体为：控制器300控制燃气单元停止输出燃气，控制电磁阀关断。
在一个实施例中，固体氧化物燃料电池系统的阳极腔的进气口通过进气管路与燃气单元连接，阳极腔的排气口与排气管路连接，进气管路和排气管路上分别上设置一个电磁阀，将设置于进气管路的电磁阀称为第一电磁阀，将设置于排气管路的电磁阀称为第二电磁阀。控制器300切断阳极腔的燃气供应，关断阳极腔的排气管路，具体为：控制器300控制第一电磁阀和第二电磁阀关断。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种在线检测固体氧化物燃料电池系统泄漏率的方法，所述固体氧化物燃料电池系统包括固体氧化物燃料电池、设置于所述固体氧化物燃料电池的阳极侧的阳极腔、以及设置于所述固体氧化物燃料电池的阴极侧的阴极腔，其特征在于，所述方法包括：
在固体氧化物燃料电池运行过程中，切断所述阳极腔的燃气供应，关断所述阳极腔的排气管路，切断所述阴极腔的高压空气供应；
获得所述固体氧化物燃料电池的开路电压和温度；
根据所述固体氧化物燃料电池的开路电压和温度确定所述固体氧化物燃料电池系统的泄漏率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述固体氧化物燃料电池的开路电压和温度确定所述固体氧化物燃料电池系统的泄漏率，包括：
根据
Figure FDA0002564071350000011
计算所述固体氧化物燃料电池系统的泄漏率；
其中，
Figure FDA0002564071350000012
为所述固体氧化物燃料电池系统的泄漏率，V为所述固体氧化物燃料电池的开路电压，
Figure FDA0002564071350000013
R为摩尔气体常数，T为所述固体氧化物燃料电池的温度，F为法拉第常数，
Figure FDA0002564071350000014
为氧气摩尔质量，Va为所述阳极腔的体积，
Figure FDA0002564071350000015
为所述阴极腔的氧分压，
Figure FDA0002564071350000016
为未发生泄漏状态下所述阳极腔的氧分压，m(Air)为空气泄漏质量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述固体氧化物燃料电池的开路电压和温度确定所述固体氧化物燃料电池系统的泄漏率，包括：
获取预先构建的固体氧化物燃料电池的开路电压和温度与泄漏率的对应关系；
根据获取的固体氧化物燃料电池的开路电压和温度与泄漏率的对应关系，确定与所述固体氧化物燃料电池的开路电压和温度对应的泄漏率。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，在所述获得所述固体氧化物燃料电池的开路电压和温度后，还包括：
比较所述固体氧化物燃料电池的开路电压和预设的电压阈值；
如果所述固体氧化物燃料电池的开路电压大于预设的电压阈值，则执行根据所述固体氧化物燃料电池的开路电压和温度确定所述固体氧化物燃料电池系统的泄漏率的步骤；
如果所述固体氧化物燃料电池的开路电压小于或等于所述预设的电压阈值，则确定所述固体氧化物燃料电池系统发生严重泄漏。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
如果所述固体氧化物燃料电池的开路电压小于或等于所述预设的电压阈值，则输出提示信息。
6.一种在线检测固体氧化物燃料电池系统泄漏率的装置，所述固体氧化物燃料电池系统包括固体氧化物燃料电池、设置于所述固体氧化物燃料电池的阳极侧的阳极腔、以及设置于所述固体氧化物燃料电池的阴极侧的阴极腔，其特征在于，所述装置包括：
温度传感器，用于检测所述固体氧化物燃料电池的温度；
电压传感器，用于检测所述固体氧化物燃料电池的开路电压；
与所述温度传感器和所述电压传感器连接的控制器，所述控制器用于：在固体氧化物燃料电池运行过程中，切断所述阳极腔的燃气供应，关断所述阳极腔的排气管路，切断所述阴极腔的高压空气供应；获得所述固体氧化物燃料电池的开路电压和温度；根据所述固体氧化物燃料电池的开路电压和温度确定所述固体氧化物燃料电池系统的泄漏率。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制器根据所述固体氧化物燃料电池的开路电压和温度确定所述固体氧化物燃料电池系统的泄漏率，具体为：
所述控制器根据
Figure FDA0002564071350000031
计算所述固体氧化物燃料电池系统的泄漏率；
其中，
Figure FDA0002564071350000032
为所述固体氧化物燃料电池系统的泄漏率，V为所述固体氧化物燃料电池的开路电压，
Figure FDA0002564071350000033
R为摩尔气体常数，T为所述固体氧化物燃料电池的温度，F为法拉第常数，
Figure FDA0002564071350000034
为氧气摩尔质量，Va为所述阳极腔的体积，
Figure FDA0002564071350000035
为所述阴极腔的氧分压，
Figure FDA0002564071350000036
为所述未发生泄漏状态下所述阳极腔的氧分压，m(Air)为空气泄漏质量。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制器根据所述固体氧化物燃料电池的开路电压和温度确定所述固体氧化物燃料电池系统的泄漏率，具体为：
所述控制器获取预先构建的固体氧化物燃料电池的开路电压和温度与泄漏率的对应关系，根据获取的固体氧化物燃料电池的开路电压和温度与泄漏率的对应关系，确定与所述固体氧化物燃料电池的开路电压和温度对应的泄漏率。
9.根据权利要求6、7或8所述的装置，其特征在于，所述阳极腔的进气口通过进气管路与燃气单元连接，所述阳极腔的排气口与排气管路连接，所述排气管路上设置有电磁阀；
所述控制器切断所述阳极腔的燃气供应，关断所述阳极腔的排气管路，具体为：所述控制器控制所述燃气单元停止输出燃气，控制所述电磁阀关断。
10.根据权利要求6、7或8所述的装置，其特征在于，所述阳极腔的进气口通过进气管路与燃气单元连接，所述阳极腔的排气口与排气管路连接，所述进气管路上设置有第一电磁阀，所述排气管路上设置有第二电磁阀；
所述控制器切断所述阳极腔的燃气供应，关断所述阳极腔的排气管路，具体为：控制所述第一电磁阀和所述第二电磁阀关断。
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