CN114050290B - 一种燃料电池吹扫方法、系统、控制方法及控制装置 - Google Patents

一种燃料电池吹扫方法、系统、控制方法及控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114050290B
CN114050290B CN202111246129.7A CN202111246129A CN114050290B CN 114050290 B CN114050290 B CN 114050290B CN 202111246129 A CN202111246129 A CN 202111246129A CN 114050290 B CN114050290 B CN 114050290B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel cell
preset
current
gas
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111246129.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114050290A (zh
Inventor
王英
陶安文
金伟
鲍晓囡
李庆兵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Automotive Innovation Co Ltd
Original Assignee
China Automotive Innovation Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Automotive Innovation Co Ltd filed Critical China Automotive Innovation Co Ltd
Priority to CN202111246129.7A priority Critical patent/CN114050290B/zh
Publication of CN114050290A publication Critical patent/CN114050290A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114050290B publication Critical patent/CN114050290B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
    • H01M8/04302—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during start-up
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04492—Humidity; Ambient humidity; Water content
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04544—Voltage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本申请涉及燃料电池技术领域，公开了一种燃料电池吹扫方法、系统、控制方法及控制装置，方法包括：向燃料电池的阴极侧通入第一预设气体，并向燃料电池的阳极侧通入第二预设气体，以对燃料电池进行吹扫；基于预设间隔时间，间歇性的在燃料电池上加载预设电流；在吹扫过程中，监测燃料电池的电压；在监测到当前电压的电压值小于等于第一目标电压阈值的情况下，停止预设电流的间歇性加载，并停止第一预设气体和第二预设气体的通入。在燃料电池的燃料剂腔和氧化剂腔进行吹扫的过程中，本申请通过监测燃料电池的电压，对燃料电池多次加载和停止加载电流的方式进行吹扫，能够加快燃料电池内水分的干燥速度，提高燃料电池的吹扫效率。

Description

一种燃料电池吹扫方法、系统、控制方法及控制装置
技术领域
本申请涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池吹扫方法、系统、控制方法及控制装置。
背景技术
燃料电池是一种直接将燃料化学能转化为电能的装置，可广泛应用于移动、固定和便携式辅助电力系统、潜艇和航天飞机等众多领域。
与传统的内燃机相比，燃料电池具有功率密度大、效率高、无污染等优点，是未来发展的终极能源形式，也是国家实现碳达峰和碳中和的能源替代形式之一。但是目前燃料电池主要使用环境都在室温条件下，无法广泛应用于零下低温环境。
燃料电池由氢气和氧气反应进行发电，反应产物为液态水，所以电池内存在大量液态水。在零下等低温环境下，电池内的液态水会冷冻结冰破坏电池的结构，导致质子交换膜的穿孔破损，从而导致电池的性能下降，严重可使得电池无法工作。
想要使燃料电池在低温下不损坏，最重要的就是对燃料电池燃料剂腔和氧化剂腔进行吹扫，但常规的停机吹扫只能将氢燃料及氧化剂空气吹走，无法快速将膜电极中的水分吹干。
因此，需要提供一种改进的燃料电池吹扫方法、系统、控制方法及控制装置，以提高燃料电池的吹扫效率和吹扫效果，实现燃料电池的低温冷启动。
发明内容：
针对现有技术的上述问题，本申请提供一种燃料电池吹扫方法、系统、控制方法及控制装置，以解决现有技术无法快速将膜电极中的水分吹干的技术问题。
为了达到目的，本申请采用的技术方案是：
一方面，本申请提供了一种燃料电池吹扫方法，所述方法包括：
向燃料电池的阴极侧通入第一预设气体，并向所述燃料电池的阳极侧通入第二预设气体，以对所述燃料电池进行吹扫；
基于预设间隔时间，间歇性的在所述燃料电池上加载预设电流；
在吹扫过程中，监测所述燃料电池的当前电压；
在监测到所述当前电压的电压值小于等于第一目标电压阈值的情况下，停止所述预设电流的间歇性加载，并停止所述第一预设气体和所述第二预设气体的通入。
另一方面，本申请提供了一种燃料电池吹扫系统，所述系统包括：
气体通入模块：用于向燃料电池的阴极侧通入第一预设气体，并向所述燃料电池的阳极侧通入第二预设气体，以对所述燃料电池进行吹扫；
电流加载模块：用于基于预设间隔时间，间歇性的在所述燃料电池上加载预设电流；
电压监测模块：用于在吹扫过程中，监测所述燃料电池的当前电压；
电流加载模块还用于在电压监测模块监测到所述当前电压的电压值小于等于第一目标电压阈值的情况下，停止所述预设电流的间歇性加载；
气体通入模块还用于在电压监测模块监测到所述当前电压的电压值小于等于第一目标电压阈值的情况下，停止所述第一预设气体和所述第二预设气体的通入。
另一方面，本申请提供了一种燃料电池吹扫的控制方法，应用于燃料电池吹扫系统，所述方法包括：
控制气体通入模块向燃料电池的阴极侧通入第一预设气体，并向所述燃料电池的阳极侧通入第二预设气体，以对所述燃料电池进行吹扫；
控制电流加载模块基于预设间隔时间，间歇性的在所述燃料电池上加载预设电流；
在吹扫过程中，利用电压监测模块监测所述燃料电池的当前电压，得到所述当前电压；
在所述当前电压的电压值小于等于第一目标电压阈值的情况下，控制电流加载模块停止所述预设电流的间歇性加载，并控制气体通入模块向停止所述第一预设气体和所述第二预设气体的通入。
另一方面，本申请提供了一种燃料电池吹扫的控制装置，应用于燃料电池吹扫系统，所述装置包括：
吹扫控制单元：用于控制气体通入模块向燃料电池的阴极侧通入第一预设气体，并向所述燃料电池的阳极侧通入第二预设气体，以对所述燃料电池进行吹扫；
电流加载控制单元：用于控制电流加载模块基于预设间隔时间，间歇性的在所述燃料电池上加载预设电流；
电压监测控制单元：用于在吹扫过程中，利用电压监测模块监测所述燃料电池的当前电压，得到所述当前电压；
停止吹扫控制单元：用于在所述当前电压的电压值小于等于第一目标电压阈值的情况下，控制电流加载模块停止所述预设电流的间歇性加载，并控制气体通入模块向停止所述第一预设气体和所述第二预设气体的通入。
另一方面，本申请提供了一种电子设备，所述设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令和至少一段程序，所述至少一条指令和所述至少一段程序由所述处理器加载并执行以实现如上述的燃料电池吹扫方法或燃料电池吹扫的控制方法。
另一方面，本申请提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有至少一条指令和至少一段程序，所述至少一条指令和所述至少一段程序由处理器加载并执行以实现如上述的燃料电池吹扫方法或燃料电池吹扫的控制方法。
本申请的技术方案带来的有益效果是：
本申请向燃料电池的阴极侧通入第一预设气体，并向所述燃料电池的阳极侧通入第二预设气体，以对燃料电池的燃料剂腔和氧化剂腔进行吹扫，在燃料电池的燃料剂腔和氧化剂腔进行吹扫的过程中，通过监测燃料电池的电压，对燃料电池多次加载和停止加载电流的方式进行吹扫，对燃料电池多次加载和停止加载电流的方式进行吹扫，能够加快燃料电池内水分的干燥速度，提高燃料电池的吹扫效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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附图。
图1是本申请实施例提供的一种燃料电池吹扫方法的流程示意图；
图2是本申请实施例提供的一种燃料电池吹扫系统的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的一种燃料电池吹扫的控制方法的流程示意图；
图4是本申请实施例提供的一种燃料电池吹扫的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例公开了一种燃料电池吹扫方法、系统、控制方法及控制装置，能够加快燃料电池内水分的干燥速度，提高燃料电池的吹扫效率。
下面将结合本申请实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
以下结合图1介绍本申请公开的燃料电池吹扫方法，应用于一种质子交换膜燃料电池，请参阅图1，图1是本申请公开实施例提供的一种燃料电池吹扫方法的流程示意图，本申请公开提供了如实施例或流程图的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。具体如图1所示，方法包括：
S111：向燃料电池的阴极侧通入第一预设气体，并向燃料电池的阳极侧通入第二预设气体，以对燃料电池进行吹扫。
在本申请实施例中，燃料电池设置有连通冷却液的通道、对燃料电池的阴极侧和阳极侧通入气体的湿度控制器以及各个连接燃料电池的通道的压力控制装置。向燃料电池的阴极侧通入第一预设气体，并向燃料电池的阳极侧通入第二预设气体，以对燃料电池进行吹扫之前包括预处理过程，预处理过程可以包括：将燃料电池的阴极侧和燃料电池的阳极侧湿度控制器关闭，停止对供气气体的加湿，通过压力控制装置以关闭供气气体通道和冷却液通道的压力，使各通道保持在静压状态。
在本申请实施例中，第一预设气体的通入气体压强小于第二预设气体的通入气体压强；第一预设气体的气体流量大于第二预设气体的气体流量。
在一个实施例中，通过压力控制装置对燃料电池阳极侧的气体增加压力，不增加燃料电池的阴极侧的气体压力，保持燃料电池阴极侧为静压状态，控制燃料电池的阴极侧通入的气体压强小于燃料电池的阳极侧通入的气体压强，第一预设气体的压力小于第二预设气体的压力。本申请通过令第一预设气体侧的气体流量大于第二预设气体侧的气体流量，始终保持第二预设气体侧压力大于第一预设气体侧压力，能够使第一预设气体无法渗透至第二预设气体侧，进而避免第一预设气体向第二预设气体侧渗透后产生反极的情况，能够有效保护了燃料电池的性能。
在一个实施例中，燃料电池的阳极侧的气体压强为20-80kPa；燃料电池的阴极侧气体压强为0-30kPa。
在本申请实施例中，向燃料电池的阴极侧通入第一预设气体，同时向燃料电池的阳极侧通入第二预设气体，以对燃料电池进行吹扫，此外还对燃料电池通入加热的冷却液，从而能够提高燃料电池的内部温度，使燃料电池内部温度达到预设温度，具体地，预设温度为55-65℃。通过通入加热的冷却液使燃料电池内部温度升高，能够进一步加快燃料电池内水分的干燥速度，提高燃料电池的吹扫效率。
示例性的，向燃料电池的阴极侧通入的第一预设气体可以为空气，向燃料电池的阳极侧通入的第二预设气体可以为氢气。
在一个实施例中，在第一预设气体为空气，第二预设气体为氢气的情况下，控制燃料电池的阴极侧通入的气体流量大于燃料电池的阳极侧通入的气体流量。具体地，可以基于下述公式一和二计算气体流量，即通过调节空气的计量比λ空和氢气的计量比λ氢计算向燃料电池的阴极侧和阳极侧通入的气体流量。
其中：节数是指燃料电池膜电极节数，λ是指气体计量比，I为预设电流，Vm为摩尔体积，F为法拉第常数，0.21是指O2占空气的比例。
具体地，通过氢气对燃料电池的阳极侧进行吹扫，通过空气对燃料电池阴极侧进行吹扫，将氢气的计量比λ氢设置为5，通过氢气的计量比λ氢计算得到氢气气体流量，将空气的计量比λ空设置为6，通过空气的计量比λ空计算得到空气气体流量，基于计算得到的氢气气体流量和空气气体流量，通入氢气和空气，以对燃料电池的阳极侧和阴极侧进行吹扫。
在本申请实施例中，通过加大燃料电池阴极侧和阳极侧的气量比，进而增大对燃料电池阴极侧和阳极侧的气体流量，避免对燃料电池阴极侧和阳极侧通入的气体流量只能够满足燃料电池的反应燃料所需的情况发生，通过加大燃料电池阴极侧和阳极侧的气量比能够更快速地、大量的带走多余的水分，防止燃料电池的流道出现堵水现象。
在本申请实施例中，通过控制燃料电池的阴极侧通入的气体流量大于燃料电池的阳极侧通入的气体流量，进而使燃料电池阴极侧保持充足的气体流量，确保能够有效把燃料电池内部阴极侧产生水分吹干。
S112：基于预设间隔时间，间歇性的在燃料电池上加载预设电流。
在一些实施例中，对燃料电池加载预设电流，预设电流的电流密度为0.03A/cm2～0.15A/cm2，在一个实施例中，预设电流的电流密度也可以为0.05A/cm2～0.1A/cm2。
在一些实施例中，预设间隔时间可以为3-11秒，在一个实施例中，预设间隔时间也可以为5-10秒。
在本申请实施例中，在燃料电池当前为加载了预设电流的情况下，若监测到当前电压的电压值与前一次停止加载预设电流时燃料电池的电压值满足预设电压条件，停止燃料电池当前加载的预设电流。
在本申请实施例中，预设电压条件包括：当前电压的电压值比前一次停止加载预设电流时燃料电池的电压值低于预设差值。在一些实施例中，预设差值可以为0.03-0.12，在一个实施例中，预设差值也可以为0.05-0.1V。
在本申请实施例中，间隔预设时间，重复对燃料电池加载和停止加载预设电流，可根据实际情况控制重复对燃料电池加载和停止加载预设电流的次数。
S113：在吹扫过程中，监测燃料电池的当前电压。
在一个实施例中，燃料电池的当前电压为燃料电池的平均单节电压。
S114：在监测到当前电压的电压值小于等于第一目标电压阈值的情况下，停止预设电流的间歇性加载，并停止第一预设气体和第二预设气体的通入。
在本申请实施例中，在重复加载和停止加载预设电流的过程中，持续监测燃料电池的当前电压，当监测到当前电压的电压值小于等于第一目标电压阈值时，停止对预设电流的间歇性加载预设电流。
具体地，第一目标电压阈值可以为0.2V～0.6V，在一个实施例中，也可以为0.3V～0.5V。
在一些实施例中，停止第一预设气体和第二预设气体的通入之前，方法还包括S1141：在停止预设电流的加载的情况下，判断燃料电池当前电压的电压值是否小于等于第二目标电压阈值；
若是，触发停止第一预设气体和第二预设气体的通入的步骤；
若否，执行间歇性的在燃料电池上加载预设电流的步骤，以继续对燃料电池进行吹扫。
具体地，第二目标电势阈值为0.8V。
具体地，先停止第一预设气体的通入，同时也要检查是否停止加载预设电流，即将预设电流调节为0A。再停止第二预设气体的通入，同时关闭燃料电池的阳极侧压力控制。
在本申请实施例中，先停止第一预设气体的通入，后停止第二预设气体的通入，能够防止第一预设气体渗透至燃料电池的阳极侧，避免反极的情况发生。
在本申请实施例中，停止第一预设气体和第二预设气体的通入的同时，向燃料电池的阴极侧和阳极侧通入第三预设气体进行吹扫，能够保持燃料电池阴极侧和燃料电池阳极侧的达到气压平衡的状态。
具体地，第三预设气体为氮气。
在本申请实施例中，向燃料电池的阴极侧和阳极侧通入第三预设气体之后，停止对燃料电池通入加热的冷却液，并对冷却液通道通入第三预设气体进行吹扫。
在本申请实施例中，当所有通道都吹扫结束后，停止第三预设气体的通入。
密封燃料电池的气体通入口和燃料电池的气体排出口，能够防止外部湿气倒灌回潮到燃料电池内部。
控制燃料电池进入低温停机储存状态。
在一个实施例中，先执行步骤S111-S113，具体的，包括：通入空气对燃料电池的阴极侧进行吹扫，并通入氢气向燃料电池的阳极侧进行吹扫，对燃料电池间歇性的加载预设电流，预设电流的电流密度为0.07A/cm2，监测燃料电池的平均单节电压，在燃料电池的平均单节电压的电压值为0.85V的情况下，停止加载预设电流，等待5秒的预设时间间隔后，再次加载预设电流；在监测到燃料电池的平均单节电压的电压值为0.75V的情况下，停止加载预设电流，等待5秒后，再次加载预设电流；在监测到燃料电池的平均单节电压为0.65V的情况下，停止加载预设电流，等待5秒后，再次加载预设电流；在监测到燃料电池的平均单节电压为0.55V的情况下，等待5秒后，再次加载预设电流。
然后，执行S114步骤中的在监测到当前电压的电压值小于等于第一目标电压阈值的情况下，停止预设电流的间歇性加载，具体的，包括：在对燃料电池加载了预设电流的情况下在监测到燃料电池的平均单节电压为0.45V的情况下，停止加载预设电流并停止间歇性加载预设电流。
然后，执行步骤S1141，具体的包括：监测未加载预设电流的燃料电池的当前电压，在当前电压值小于等于0.8V的情况下，然后，执行S114步骤中的停止第一预设气体和第二预设气体的通入，具体的，包括：先停止向燃料电池的阴极侧通入空气，同时向燃料电池的阴极侧侧通入氮气对燃料电池的阴极侧进行吹扫，再停止向燃料电池的阳极侧通入氢气，同时向燃料电池的阳极侧侧通入氮气对燃料电池的阴极侧进行吹扫。
然后通过压力控制装置关闭燃料电池的阳极侧压力控制，停止向燃料电池通入加热的冷却液，并向冷却液通道通入氮气进行吹扫，当所有通道都吹扫结束后，停止向燃料电池阴极侧、燃料电池阳极侧和冷却液通道通入氮气。
然后对燃料电池的气体通入口和燃料电池的气体排出口进行密封，控制燃料电池进入低温停机储存状态。
本申请将吹扫完成后密封的燃料电池放入低温存储箱中冷冻至-10℃、-20℃、-30℃和-40℃温度，在冷冻12小时后，等待燃料电池恢复常温后，对燃料电池进行性能测试，在经过多次性能测试试验后，燃料电池的性能都基本未有衰减，因此本申请的吹扫方法能够完好地保护燃料电池性能，又能够加快燃料电池内水分的干燥速度，提高燃料电池的吹扫效率。
以下结合图2介绍本申请实施例提供了一种燃料电池吹扫系统，参照图2中所示，该系统可以包括：
气体通入模块11：用于向燃料电池的阴极侧通入第一预设气体，并向燃料电池的阳极侧通入第二预设气体，以对燃料电池进行吹扫。
在一些实施例中，气体通入模块还包括气体压强控制模块和气体流量控制模块，气体压强控制模块用于控制第一预设气体的通入气体压强小于第二预设气体的通入气体压强；气体流量控制模块用于控制第一预设气体的气体流量大于第二预设气体的气体流量。
电流加载模块12：用于基于预设间隔时间，间歇性的在燃料电池上加载预设电流。
在一些实施例中，预设间隔时间为3-11秒。
在一些实施例中，预设电流的电流密度为0.03～0.15A/cm2。
电压监测模块13：用于在吹扫过程中，监测燃料电池的当前电压。
电流加载模块14还用于在电压监测模块监测到当前电压的电压值小于等于第一目标电压阈值的情况下，停止预设电流的间歇性加载。
在一些实施例中，电流加载模块间歇性的在燃料电池上加载预设电流包括：
在燃料电池当前为加载了预设电流的情况下，若电压监测模块监测到当前电压的电压值与前一次停止加载预设电流时燃料电池的电压值满足预设电压条件，通过电流加载模块停止燃料电池当前加载的预设电流。
在一些实施例中，预设电压条件包括：电压监测模块监测当前电压的电压值比前一次停止加载预设电流时燃料电池的电压值低于预设差值。
在一些实施例中，第一目标电压阈值为0.4V～0.6V。
在一些实施例中，预设差值为0.03-0.15V。
气体通入模块15还用于在电压监测模块监测到当前电压的电压值小于等于第一目标电压阈值的情况下，停止第一预设气体和第二预设气体的通入。
在一些实施例中，气体通入模块停止第一预设气体和第二预设气体的通入之前，电压监测模块还用于在停止预设电流的加载的情况下，判断燃料电池当前电压的电压值是否小于等于第二目标电压阈值；
若是，触发气体通入模块停止第一预设气体和第二预设气体的通入。
在一些实施例中，气体通入模块停止第一预设气体和第二预设气体的通入之后，气体通入模块还用于向燃料电池的阴极侧和阳极侧通入第三预设气体。
在一些实施例中，系统还包括密封模块和储存模块，气体通入模块向燃料电池的阴极侧和阳极侧通入第三预设气体之后，气体通入模块还用于停止第三预设气体的通入。
密封模块用于密封燃料电池的气体通入口和燃料电池的气体排出口。
储存模块用于控制燃料电池进入低温停机储存状态。
关于上述实施例中的系统，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
以下结合图3介绍本申请实施例提供了一种燃料电池吹扫的控制方法，应用于燃料电池吹扫系统，参照图3中所示，该控制方法可以包括：
S201：控制气体通入模块向燃料电池的阴极侧通入第一预设气体，并向燃料电池的阳极侧通入第二预设气体，以对燃料电池进行吹扫。
在一些实施例中，控制第一预设气体的通入气体压强小于第二预设气体的通入气体压强；控制第一预设气体的气体流量大于第二预设气体的气体流量。
S202：控制电流加载模块基于预设间隔时间，间歇性的在燃料电池上加载预设电流。
在一些实施例中，预设间隔时间为3-11秒。
在一些实施例中，预设电流的电流密度为0.03～0.15A/cm2。
S203：在吹扫过程中，利用电压监测模块监测燃料电池的当前电压，得到当前电压。
S204：在当前电压的电压值小于等于第一目标电压阈值的情况下，控制电流加载模块停止预设电流的间歇性加载，并控制气体通入模块向停止第一预设气体和第二预设气体的通入。
在一些实施例中，控制间歇性的在燃料电池上加载预设电流包括：
在燃料电池当前为加载了预设电流的情况下，若电压监测模块监测到当前电压的电压值与前一次停止加载预设电流时燃料电池的电压值满足预设电压条件，控制电流加载模块停止燃料电池当前加载的预设电流。
在一些实施例中，预设电压条件包括：当前电压的电压值比前一次停止加载预设电流时燃料电池的电压值低于预设差值。
在一些实施例中，第一目标电压阈值为0.4V～0.6V。
在一些实施例中，预设差值为0.03-0.15V。
在一些实施例中，控制停止第一预设气体和第二预设气体的通入之前，控制方法还包括：
在停止预设电流的加载的情况下，判断燃料电池当前电压的电压值是否小于等于第二目标电压阈值；
若是，控制停止第一预设气体和第二预设气体的通入。
在一些实施例中，控制停止第一预设气体和第二预设气体的通入之后，控制方法还包括：
控制向燃料电池的阴极侧和阳极侧通入第三预设气体。
在一些实施例中，控制向燃料电池的阴极侧和阳极侧通入第三预设气体之后，控制方法还包括：
控制停止第三预设气体的通入。
控制密封燃料电池的气体通入口和燃料电池的气体排出口。
控制燃料电池进入低温停机储存状态。
关于上述实施例中的控制方法，其中各个控制方法执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
以下结合图4介绍本申请实施例提供了一种燃料电池吹扫的控制装置，应用于燃料电池吹扫系统，参照图4中所示，该控制装置可以包括：
吹扫控制单元21：用于控制气体通入模块向燃料电池的阴极侧通入第一预设气体，并向燃料电池的阳极侧通入第二预设气体，以对燃料电池进行吹扫。
在一些实施例中，吹扫控制单元还包括气体压强控制子单元和气体流量控制子单元，气体压强控制子单元用于控制第一预设气体的通入气体压强小于第二预设气体的通入气体压强；气体流量控制子单元用于控制第一预设气体的气体流量大于第二预设气体的气体流量。
电流加载控制单元22：用于控制电流加载模块基于预设间隔时间，间歇性的在燃料电池上加载预设电流。
在一些实施例中，预设间隔时间为3-11秒。
在一些实施例中，预设电流的电流密度为0.03～0.15A/cm2。
电压监测控制单元23：用于在吹扫过程中，利用电压监测模块监测燃料电池的当前电压，得到当前电压。
停止吹扫控制单元24：用于在当前电压的电压值小于等于第一目标电压阈值的情况下，控制电流加载模块停止预设电流的间歇性加载，并控制气体通入模块向停止第一预设气体和第二预设气体的通入。
在一些实施例中，间歇性的在燃料电池上加载预设电流包括：
在燃料电池当前为加载了预设电流的情况下，电压监测控制单元利用电压监测模块监测到燃料电池当前电压，得到的电压值与前一次停止加载预设电流时燃料电池的电压值满足预设电压条件，电流加载控制单元控制电流加载模块停止燃料电池当前加载的预设电流。
在一些实施例中，预设电压条件包括：电压监测控制单元利用电压监测模块监测燃料电池当前电压，得到的电压值比前一次停止加载预设电流时燃料电池的电压值低于预设差值。
在一些实施例中，第一目标电压阈值为0.4V～0.6V。
在一些实施例中，预设差值为0.03-0.15V。
在一些实施例中，停止吹扫控制单元控制气体通入模块停止第一预设气体和第二预设气体的通入之前，装置还包括：
在停止预设电流的加载的情况下，电压监测控制单元利用电压监测模块判断燃料电池当前电压的电压值是否小于等于第二目标电压阈值；
若是，停止吹扫控制单元控制气体通入模块停止第一预设气体和第二预设气体的通入。
在一些实施例中，停止吹扫控制单元控制气体通入模块停止第一预设气体和第二预设气体的通入之后，装置还包括：
停止吹扫控制单元还用于控制气体通入模块向燃料电池的阴极侧和阳极侧通入第三预设气体。
在一些实施例中，停止吹扫控制单元控制气体通入模块向燃料电池的阴极侧和阳极侧通入第三预设气体之后，装置还包括密封单元和储存单元：
停止吹扫控制单元还用于控制气体通入模块停止第三预设气体的通入。
密封单元用于控制密封模块密封燃料电池的气体通入口和燃料电池的气体排出口。
储存单元用于控制储存模块控制燃料电池进入低温停机储存状态。
关于上述实施例中的控制装置，其中各个单元执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
本申请还提供了一种电子设备，设备包括处理器和存储器，存储器中存储有至少一条指令和至少一段程序，至少一条指令和至少一段程序由处理器加载并执行以实现如上述的燃料电池吹扫方法或燃料电池吹扫的控制方法。
本申请还提供了一种计算机存储介质，计算机存储介质中存储有至少一条指令和至少一段程序，至少一条指令和至少一段程序由处理器加载并执行以实现如上述的燃料电池吹扫方法或燃料电池吹扫的控制方法。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以位于计算机网络的多个网络服务器中的至少一个网络服务器。可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
综上，本申请的技术方案带来的有益效果是：
本申请向燃料电池的阴极侧通入第一预设气体，并向燃料电池的阳极侧通入第二预设气体，以对燃料电池的燃料剂腔和氧化剂腔进行吹扫，在吹扫的过程中，通过监测燃料电池平均单节电压的下降的情况，控制对燃料电池多次加载和停止加载电流的方式进行吹扫。其吹扫方法，一方面，在停止加载电流时，燃料电池内部不会产生水，而继续在进行吹扫，能够加快燃料电池内水分的干燥速度，提高燃料电池的吹扫效率。
另一方面，在监测燃料电池平均单节电压下降的过程中，通过控制对燃料电池重复的加载和停止加载电流可以有效判断燃料电池内部的水分含量，进而解决了在对燃料电池吹扫结束后可能会出现水分回流的情况。
需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其他实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。
上述说明已经充分揭露了本申请的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (9)

1.一种燃料电池吹扫方法，其特征在于，所述方法包括：
向燃料电池的阴极侧通入第一预设气体，并向所述燃料电池的阳极侧通入第二预设气体，以对所述燃料电池进行吹扫；
基于预设间隔时间，间歇性的在所述燃料电池上加载预设电流，所述间歇性的在所述燃料电池上加载预设电流包括：在所述燃料电池当前为加载了预设电流的情况下，若监测到当前电压的电压值与前一次停止加载所述预设电流时所述燃料电池的电压值满足预设电压条件，停止所述燃料电池当前加载的预设电流，所述预设电流的电流密度为0.03~0.15A/cm2，所述预设电压条件包括：所述当前电压的电压值比前一次停止加载所述预设电流时所述燃料电池的电压值低于预设差值，所述预设差值为0.03-0.15V；
在吹扫过程中，监测所述燃料电池的当前电压；
在监测到所述当前电压的电压值小于等于第一目标电压阈值的情况下，停止所述预设电流的间歇性加载，并停止所述第一预设气体和所述第二预设气体的通入，所述第一目标电压阈值为0.4V~0.6V。
2.根据权利要求1所述的燃料电池吹扫方法，其特征在于：
所述预设间隔时间为3-11秒。
3.根据权利要求1所述的燃料电池吹扫方法，其特征在于，所述第一预设气体的通入气体压强小于所述第二预设气体的通入气体压强；
所述第一预设气体的气体流量大于所述第二预设气体的气体流量。
4.根据权利要求1所述的燃料电池吹扫方法，其特征在于，所述停止所述第一预设气体和所述第二预设气体的通入之前，所述方法还包括：
在停止所述预设电流的加载的情况下，判断所述燃料电池当前电压的电压值是否小于等于第二目标电压阈值；
若是，触发所述停止所述第一预设气体和所述第二预设气体的通入的步骤。
5.根据权利要求1所述的燃料电池吹扫方法，其特征在于，在所述停止所述第一预设气体和所述第二预设气体的通入之后，所述方法还包括：
向所述燃料电池的阴极侧和阳极侧通入第三预设气体。
6.根据权利要求5所述的燃料电池吹扫方法，其特征在于，向所述燃料电池的阴极侧和阳极侧通入第三预设气体之后，所述方法还包括：
停止所述第三预设气体的通入；
密封所述燃料电池的气体通入口和所述燃料电池的气体排出口；
控制所述燃料电池进入低温停机储存状态。
7.一种燃料电池吹扫系统，其特征在于，所述系统包括：
气体通入模块：用于向燃料电池的阴极侧通入第一预设气体，并向所述燃料电池的阳极侧通入第二预设气体，以对所述燃料电池进行吹扫；
电流加载模块：用于基于预设间隔时间，间歇性的在所述燃料电池上加载预设电流，所述间歇性的在所述燃料电池上加载预设电流包括：在所述燃料电池当前为加载了预设电流的情况下，若监测到当前电压的电压值与前一次停止加载所述预设电流时所述燃料电池的电压值满足预设电压条件，停止所述燃料电池当前加载的预设电流，所述预设电流的电流密度为0.03~0.15A/cm2，所述预设电压条件包括：所述当前电压的电压值比前一次停止加载所述预设电流时所述燃料电池的电压值低于预设差值，所述预设差值为0.03-0.15V；
电压监测模块：用于在吹扫过程中，监测所述燃料电池的当前电压；
电流加载模块还用于在电压监测模块监测到所述当前电压的电压值小于等于第一目标电压阈值的情况下，停止所述预设电流的间歇性加载，所述第一目标电压阈值为0.4V~0.6V；
气体通入模块还用于在电压监测模块监测到所述当前电压的电压值小于等于第一目标电压阈值的情况下，停止所述第一预设气体和所述第二预设气体的通入。
8.一种燃料电池吹扫的控制方法，应用于燃料电池吹扫系统，其特征在于，所述方法包括：
控制气体通入模块向燃料电池的阴极侧通入第一预设气体，并向所述燃料电池的阳极侧通入第二预设气体，以对所述燃料电池进行吹扫；
控制电流加载模块基于预设间隔时间，间歇性的在所述燃料电池上加载预设电流，所述间歇性的在所述燃料电池上加载预设电流包括：在所述燃料电池当前为加载了预设电流的情况下，若监测到当前电压的电压值与前一次停止加载所述预设电流时所述燃料电池的电压值满足预设电压条件，停止所述燃料电池当前加载的预设电流，所述预设电流的电流密度为0.03~0.15A/cm2，所述预设电压条件包括：所述当前电压的电压值比前一次停止加载所述预设电流时所述燃料电池的电压值低于预设差值，所述预设差值为0.03-0.15V；
在吹扫过程中，利用电压监测模块监测所述燃料电池的当前电压，得到所述当前电压；
在所述当前电压的电压值小于等于第一目标电压阈值的情况下，控制电流加载模块停止所述预设电流的间歇性加载，并控制气体通入模块向停止所述第一预设气体和所述第二预设气体的通入，控制气体通入模块向燃料电池的阴极侧和阳极侧通入第三预设气体，所述第一目标电压阈值为0.4V~0.6V。
9.一种燃料电池吹扫的控制装置，应用于燃料电池吹扫系统，其特征在于，所述装置包括：
吹扫控制单元：用于控制气体通入模块向燃料电池的阴极侧通入第一预设气体，并向所述燃料电池的阳极侧通入第二预设气体，以对所述燃料电池进行吹扫；
电流加载控制单元：用于控制电流加载模块基于预设间隔时间，间歇性的在所述燃料电池上加载预设电流，所述间歇性的在所述燃料电池上加载预设电流包括：在所述燃料电池当前为加载了预设电流的情况下，若监测到当前电压的电压值与前一次停止加载所述预设电流时所述燃料电池的电压值满足预设电压条件，停止所述燃料电池当前加载的预设电流，所述预设电流的电流密度为0.03~0.15A/cm2，所述预设电压条件包括：所述当前电压的电压值比前一次停止加载所述预设电流时所述燃料电池的电压值低于预设差值，所述预设差值为0.03-0.15V；
电压监测控制单元：用于在吹扫过程中，利用电压监测模块监测所述燃料电池的当前电压，得到所述当前电压；
停止吹扫控制单元：用于在所述当前电压的电压值小于等于第一目标电压阈值的情况下，控制电流加载模块停止所述预设电流的间歇性加载，并控制气体通入模块向停止所述第一预设气体和所述第二预设气体的通入，控制气体通入模块向燃料电池的阴极侧和阳极侧通入第三预设气体，所述第一目标电压阈值为0.4V~0.6V。
CN202111246129.7A 2021-10-26 2021-10-26 一种燃料电池吹扫方法、系统、控制方法及控制装置 Active CN114050290B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111246129.7A CN114050290B (zh) 2021-10-26 2021-10-26 一种燃料电池吹扫方法、系统、控制方法及控制装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111246129.7A CN114050290B (zh) 2021-10-26 2021-10-26 一种燃料电池吹扫方法、系统、控制方法及控制装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114050290A CN114050290A (zh) 2022-02-15
CN114050290B true CN114050290B (zh) 2023-09-22

Family

ID=80206290

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111246129.7A Active CN114050290B (zh) 2021-10-26 2021-10-26 一种燃料电池吹扫方法、系统、控制方法及控制装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114050290B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115172815B (zh) * 2022-07-11 2024-04-05 中汽创智科技有限公司 一种燃料电池的冷启动控制系统及方法
CN116238391A (zh) * 2023-01-31 2023-06-09 中国第一汽车股份有限公司 燃料电池的控制方法及装置
CN116387565B (zh) * 2023-06-06 2023-08-15 上海重塑能源科技有限公司 一种燃料电池低功率运行的方法及系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004030119A2 (en) * 2002-09-30 2004-04-08 E.I. Du Pont De Nemours And Company Method for regeneration of performance in a fuel cell
CN101170185A (zh) * 2006-10-25 2008-04-30 新源动力股份有限公司 一种质子交换膜燃料电池的气体吹扫除水的方法
CN110783589A (zh) * 2019-11-04 2020-02-11 北京化工大学 一种质子交换膜燃料电池膜电极的快速活化方法及其应用
CN111082106A (zh) * 2019-12-30 2020-04-28 上海神力科技有限公司 一种燃料电池启停机控制方法
CN111755720A (zh) * 2020-06-24 2020-10-09 湖北工业大学 一种燃料电池发动机吹扫除水低温储存控制方法
CN112366336A (zh) * 2020-10-14 2021-02-12 广东国鸿氢能科技有限公司 一种用于质子交换膜燃料电池的吹扫方法及系统
CN113206275A (zh) * 2021-04-12 2021-08-03 中国科学院大连化学物理研究所 一种质子交换膜燃料电池的活化方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004031127A (ja) * 2002-06-26 2004-01-29 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
KR101124990B1 (ko) * 2009-09-11 2012-03-27 현대자동차주식회사 연료전지 셧다운 방법
KR101655506B1 (ko) * 2013-08-16 2016-09-07 현대자동차주식회사 연료전지 시스템의 내부 오믹저항 측정 장치 및 방법
JP6597580B2 (ja) * 2016-12-12 2019-10-30 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004030119A2 (en) * 2002-09-30 2004-04-08 E.I. Du Pont De Nemours And Company Method for regeneration of performance in a fuel cell
CN101170185A (zh) * 2006-10-25 2008-04-30 新源动力股份有限公司 一种质子交换膜燃料电池的气体吹扫除水的方法
CN110783589A (zh) * 2019-11-04 2020-02-11 北京化工大学 一种质子交换膜燃料电池膜电极的快速活化方法及其应用
CN111082106A (zh) * 2019-12-30 2020-04-28 上海神力科技有限公司 一种燃料电池启停机控制方法
CN111755720A (zh) * 2020-06-24 2020-10-09 湖北工业大学 一种燃料电池发动机吹扫除水低温储存控制方法
CN112366336A (zh) * 2020-10-14 2021-02-12 广东国鸿氢能科技有限公司 一种用于质子交换膜燃料电池的吹扫方法及系统
CN113206275A (zh) * 2021-04-12 2021-08-03 中国科学院大连化学物理研究所 一种质子交换膜燃料电池的活化方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114050290A (zh) 2022-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114050290B (zh) 一种燃料电池吹扫方法、系统、控制方法及控制装置
US7862942B2 (en) Strategies for mitigating cell degradation during start-up and shutdown with H2/N2 storage
US20110143241A1 (en) Fuel cell operational methods for oxygen depletion at shutdown
CN111082098A (zh) 一种燃料电池系统停机方法
CN113097535B (zh) 自增湿燃料电池水热管理系统及其控制方法
CN111370734A (zh) 一种燃料电池发动机的阳极气体供应装置及方法
CN113659172B (zh) 一种恢复绝缘电阻的方法、控制器、系统、介质及设备
US9537160B2 (en) Operational method for a simplified fuel cell system
US11043683B2 (en) Fuel cell system and method for controlling the same
JP2017152113A (ja) 燃料電池システムの低温起動方法
US10290888B2 (en) Method of operating fuel cell system with performance recovery control
CN116230990A (zh) 一种燃料电池系统停机吹扫方法、装置、设备及存储介质
CN114171759B (zh) 一种燃料电池电堆的低温吹扫系统及其方法
CN107346827A (zh) 阳极溢流主动补救
CN110010929B (zh) 一种怠速系统及其控制方法
CN112820908B (zh) 一种氢燃料电池系统正常关机方法
JP2017157273A (ja) 燃料電池システムの発電停止方法
KR20210129603A (ko) 연료 전지 시스템
US8349507B2 (en) Implementation of an engine controller unit's non-volatile memory for measuring the time of a fuel cell system in a shut-off or standby state
CN117174968A (zh) 一种燃料电池流量控制方法
Chen et al. Nitrogen blanketing front equilibria in dead end anode fuel cell operation
JP2017143041A (ja) 燃料電池システムの停止制御方法
JP6200009B2 (ja) 燃料電池システムの運転方法
JP6307536B2 (ja) 燃料電池システムの低温起動方法
Yamina et al. Pem fuel cell with conventional mppt

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant