CN115000456A - 一种燃料电池系统中电堆短路试验方法 - Google Patents
一种燃料电池系统中电堆短路试验方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115000456A CN115000456A CN202210514079.4A CN202210514079A CN115000456A CN 115000456 A CN115000456 A CN 115000456A CN 202210514079 A CN202210514079 A CN 202210514079A CN 115000456 A CN115000456 A CN 115000456A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fuel cell
- cell stack
- air
- stack
- short
- 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.)
- Pending
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 168
- 238000010998 test method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 33
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 51
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 51
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 27
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 7
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 6
- 238000002242 deionisation method Methods 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 13
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 7
- 238000004880 explosion Methods 0.000 abstract description 3
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 abstract description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 104
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000009347 mechanical transmission Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
Images
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
- H01M8/04298—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
- H01M8/04574—Current
- H01M8/04589—Current of fuel cell stacks
-
- 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
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04029—Heat exchange using liquids
-
- 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
-
- 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
- H01M8/04104—Regulation of differential pressures
-
- 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
- H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
-
- 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
- H01M8/0438—Pressure; Ambient pressure; Flow
-
- 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
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04701—Temperature
-
- 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
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04746—Pressure; Flow
-
- 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
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04828—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
- H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
- H01M8/04858—Electric variables
- H01M8/04895—Current
- H01M8/0491—Current of fuel cell stacks
-
- 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
本申请公开了一种燃料电池系统中电堆短路试验方法，定量表征燃料电池系统短路过程中存在的风险，以便制定合理的燃料电池系统控制策略。本发明模拟燃料电池系统中电堆真实的短路工况，包括电堆不同的运行状态以及短路位置，实时监测短路电流随时间变化，以及燃料电池冷却液出口温度随时间的变化，同时观察潜在的燃料电池电堆发生着火、爆炸等失效风险，定量表征燃料电池系统中电堆短路问题的风险，以助于推进制定合理的规避方案。
Description
技术领域
本申请涉及燃料电池领域，特别涉及一种燃料电池系统中电堆短路试验方法。
背景技术
燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高；另外，燃料电池用燃料和氧气作为原料；同时没有机械传动部件，故没有噪声污染，排放出的有害气体极少。由此可见，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术。
目前，燃料电池技术已成功应用于交通领域，如何使燃料电池在工作中更加安全已成为本领域亟需解决的问题。由于燃料电池产业链不完善，现有的燃料电池系统普遍缺乏短路保护结构，电堆高压端子与升压dcdc直接通过高压导线相连，未增加继电器、电阻丝或其他保护装置。一旦燃料电池车行驶过程中，发生事故导致燃料电池系统中电堆内部膜电极发生短路或者燃料电池系统中电堆正负极直接发生短路，其存在的安全风险难以预知；同时现有的专利，相关方面的研究较少，《一种燃料电池短路结构》虽然提出了燃料电池短路保护结构，然后其对燃料电池系统发生短路造成的影响未有定量的认知，该保护结构的有效性待进一步验证，《一种氢燃料电池短路试验测试装置》提出了燃料电池短路试验的装置，这种装置对燃料电池系统短路存在一定的实用性，但是依旧未针对目前实际的应用需求，提出对应的科学的试验方法。
目前，针对实际道路用燃料电池急需一套科学的短路试验方案，指导如何搭建基于真实工况的燃料电池系统试验短路方案模型，通过检测短路电流大小随时间变化，以及燃料电池冷却液出口温度随时间的变化，同时观察潜在的燃料电池电堆发生着火、爆炸的问题，定量表征燃料电池系统中电堆发生短路问题带来的风险，以助于推进制定合理的规避方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料电池系统中电堆短路试验方法，定量表征燃料电池系统短路过程中存在的风险，以便制定合理的燃料电池系统控制策略。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。
本申请实施例公开了一种燃料电池系统中电堆短路试验方法，依次包括如下步骤：
S1短路试验开始前保持如下一致：
燃料电池电堆的氢气流量及空气进堆流量与电堆正常运行时保持一致；
启动主水泵及加热器加热冷却液，使得燃料电池电堆的运行温度与电堆正常运行时对应运行温度保持一致；
燃料电池电堆的氢气及空气进堆压力与电堆正常运行时对应压力保持一致；
燃料电池电堆的燃料及空气进堆增湿度与电堆正常运行时对应增湿度保持一致，采用阻抗仪测试短路膜电极或电堆的内阻；
燃料电池电堆以一定电压维持一段时间；
燃料电池电堆的运行温度、燃料及空气计量比、燃料及空气压力、燃料及空气增湿度以常值维持一段时间；
S2短路试验开始，保持燃料电池系统中电堆短路时间为1～30s，燃料电池系统单低保护时间设定为100～1000ms。
优选的，在上述的燃料电池系统中电堆短路试验方法中，燃料电池电堆的氢气流量及空气进堆流量计量比为燃料电池电堆最大允许工作电流对应的氢气及空气流量。
优选的，在上述的燃料电池系统中电堆短路试验方法中，电堆正常运行时温度为60～80℃。
优选的，在上述的燃料电池系统中电堆短路试验方法中，燃料电池电堆的氢气及空气进堆压力为燃料电池电堆最大允许工作电流对应的氢气及空气压力。
优选的，在上述的燃料电池系统中电堆短路试验方法中，燃料电池电堆的燃料及空气增湿度为80～100％。
优选的，在上述的燃料电池系统中电堆短路试验方法中，燃料电池电堆维持开路电压30min～60min。
优选的，在上述的燃料电池系统中电堆短路试验方法中，燃料电池电堆的运行温度、燃料及空气计量比、燃料及空气压力、氢气及空气增湿度以常值维持30min～60min。
优选的，在上述的燃料电池系统中电堆短路试验方法中，燃料电池系统单低保护时间设定为200～500ms。
优选的，在上述的燃料电池系统中电堆短路试验方法中，燃料电池系统包括：
燃料电池电堆；
氢气供给系统，给所述燃料电池电堆供给氢气，包括通过管路连接的氢进电磁阀、比例阀、氢入压力传感器、氢气循环泵、气液分离器、排氢阀与排水阀；
空气供给系统，给所述燃料电池电堆供给空气，包括通过管路连接的空滤、流量计、空压机、中冷器、截止阀、空入压力传感器、旁通阀、背压阀；
冷却系统，冷却所述燃料电池电堆，包括通过管路连接的水入温度传感器、水出温度传感器、主水泵、加热器、电子三通阀、散热器、颗粒过滤器、去离子装置、膨胀水箱。
优选的，在上述的燃料电池系统中电堆短路试验方法中，燃料电池电堆由多节膜电极串联而成，两端为正负极集流板。
与现有技术相比，本发明的优点在于：1、真实模拟燃料电池系统运行工况，反应出电堆不同的运行状态以及短路位置，使得短路试验测试结果具备可参考性；2、实时监测短路电流随时间变化，以及燃料电池冷却液出口温度随时间的变化，同时观察潜在的燃料电池电堆发生着火、爆炸等失效风险，定量表征燃料电池系统中电堆发生短路问题的风险，以助于推进制定合理的规避方案。
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，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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所示为本发明具体实施例中燃料电池系统原理图；
图2所示为本发明具体实施例中燃料电池电堆极其短路示意图；
图3所示为实施例1提供的燃料电池系统中电堆膜电极短路试验，电堆电流电压随时间变化曲线图；
图4所示为实施例1提供的燃料电池系统中电堆膜电极短路试验，水出温度随时间变化曲线图；
图5所示为实施例2提供的燃料电池系统中电堆短路试验，电堆电流电压随时间变化曲线图；
图6所示为实施例2提供的燃料电池系统中电堆短路试验，水出温度随时间变化曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
燃料电池系统结构如图1所示，主要包括四部分：燃料电池电堆1、氢气供给系统，空气供给系统及冷却系统。氢气供给系统由氢进电磁阀2、比例阀3、氢入压力传感器4、氢气循环泵5、气液分离器6、排氢阀7及排水阀8组成；空气供给系统由空滤9、流量计10、空压机11、中冷器12、截止阀13、空入压力传感器14、旁通阀15及背压阀16组成；冷却系统由水入温度传感器17、水出温度传感器18、主水泵19、加热器20、电子三通阀21、散热器22、颗粒过滤器23、去离子装置24及膨胀水箱25组成。
电堆由多节膜电极串联而成，两端为正负极集流板，燃料气体氢气和空气分别通过电堆的阳极和阴极通道，在电堆内部发生电化学反应输出电能，由于电堆发电过程中存在散热，同时需要将冷却液通入电堆的冷却通道，保证电堆运行在一定的温度。燃料电池系统电堆短路主要发生在电堆膜电极之间(单片或者多片)；更严重情况下，电堆正负极之间发生短路。燃料电池系统中电堆发生短路时，短路部分膜电极腔体及共同通道中的氢气和空气直接发生化学反应，将化学能直接转化为热能，电堆不同的短路位置，其腔体中的氢气和空气体积不同，造成的短路后果也不同，例如图2中膜电极短路，则消耗的是该节膜电极腔体及部分共同通道的氢气，不同的膜电极短路位置，其消耗的该节膜电极腔体内氢气量基本一致，相对应共同通道中氢气量，与该膜电极在电堆中实际位置有关(如图2中①和②所示)；如电堆正负极发生短路，则消耗的是该电堆中几乎所有的氢气包括所有膜电极腔体中氢气、所有共同通道中的氢气以及短路过程中气源通入的新鲜氢气(如图2中③所示)。
Q＝q*(m1+u*s*ρ*p*t) (1)
式子中Q指的是氢气的能量，q指的是氢气的热值，m1指的是短路膜电极或电堆腔体内氢气的质量，u指的是进入电堆的新鲜氢气流速，s进入电堆管路的内径，ρ指的是常压下氢气的密度，p指的是氢气入堆压力，t指的是进入电堆的氢气时间；
短路的后果还与燃料电池电堆的状态有关，不同运行状态下，电堆内阻不同，其短路过程中，产生的热量也不同。
I＝U2/R (2)
式子中U指的是短路膜电极或电堆的电压，R指的是短路膜电极或电堆的内阻。
按照现有的燃料电池系统控制逻辑，短路过程中，燃料电池系统中巡检可检测到膜电极的单体电压异常，通常会执行紧急停机操作，关断氢进电磁阀，此时从管路通入电堆的新鲜氢气，降低了短路造成的损失。
燃料电池系统中电堆的温度、压力、流量及增湿度等操作条件保持与电堆正常运行时对应状态一致。燃料电池电堆达到完全稳态时，方开始短路试验。
实施例1
燃料电池电堆含膜电极37片，单片膜电极活性区面积300cm2，启动燃料电池系统，保证燃料流量150mL*min-1，空气流量500mL*min-1；燃料压力270kpa，空气压力250kpa；燃料及空气入堆增湿度100％，阻抗仪测试值为80mΩ/cm2，水泵转速设定为3000rpm，启动加热器，将水入温度加热至80℃，将保持上述各操作条件不变，维持燃料电池电堆开路30min后，将燃料电池系统中电堆正极和负极经行短接(如图2中①所示)，短路时间为5s，然后关闭氢进电磁阀，此过程中实时检测燃料电堆的电流及电压随时间变化曲线，以及燃料电池电堆水出温度随时间变化曲线，此短路过程中燃料电池电堆未发生着火及爆炸现象，如图3-4所示。
实施例2
燃料电池电堆含膜电极36片，单片膜电极活性区面积100cm2，启动燃料电池系统，保证燃料流量80mL*min-1，空气流量300mL*min-1；燃料压力270kpa，空气压力250kpa；燃料及空气入堆增湿度100％，阻抗仪测试值为80mΩ/cm2，启动加热器，将水入温度加热至80℃，保持上述各操作条件不变，维持燃料电池电堆开路30min后，将燃料电池系统中电堆膜电极1的正负极经行短接(如图2中③所示)，短路时间为5s，此过程中实时检测燃料电池膜电极的电流及电压随时间变化曲线，燃料电池电堆水出温度随时间变化曲线，此短路过程中燃料电池电堆未发生着火及爆炸现象，如图5-6所示。
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。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种燃料电池系统中电堆短路试验方法，其特征在于，依次包括如下步骤：
S1短路试验开始前保持如下一致：
燃料电池电堆的氢气流量及空气进堆流量与电堆正常运行时保持一致；
启动主水泵及加热器加热冷却液，使得燃料电池电堆的运行温度与电堆正常运行时对应运行温度保持一致；
燃料电池电堆的氢气及空气进堆压力与电堆正常运行时对应压力保持一致；
燃料电池电堆的燃料及空气进堆增湿度与电堆正常运行时对应增湿度保持一致，采用阻抗仪测试短路膜电极或电堆的内阻；
燃料电池电堆以一定电压维持一段时间；
燃料电池电堆的运行温度、燃料及空气计量比、燃料及空气压力、燃料及空气增湿度以常值维持一段时间；
S2短路试验开始，保持燃料电池系统中电堆短路时间为1～30s，燃料电池系统单低保护时间设定为100～1000ms。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统中电堆短路试验方法，其特征在于，燃料电池电堆的氢气流量及空气进堆流量计量比为燃料电池电堆最大允许工作电流对应的氢气及空气流量。
3.根据权利要求1所述的燃料电池系统中电堆短路试验方法，其特征在于，电堆正常运行时温度为60～80℃。
4.根据权利要求1所述的燃料电池系统中电堆短路试验方法，其特征在于，燃料电池电堆的氢气及空气进堆压力为燃料电池电堆最大允许工作电流对应的氢气及空气压力。
5.根据权利要求1所述的燃料电池系统中电堆短路试验方法，其特征在于，燃料电池电堆的燃料及空气增湿度为80～100％。
6.根据权利要求1所述的燃料电池系统中电堆短路试验方法，其特征在于，燃料电池电堆维持开路电压30min～60min。
7.根据权利要求1所述的燃料电池系统中电堆短路试验方法，其特征在于，燃料电池电堆的运行温度、燃料及空气计量比、燃料及空气压力、氢气及空气增湿度以常值维持30min～60min。
8.根据权利要求1所述的燃料电池系统中电堆短路试验方法，其特征在于，燃料电池系统单低保护时间设定为200～500ms。
9.根据权利要求1所述的燃料电池系统中电堆短路试验方法，其特征在于，燃料电池系统包括：
燃料电池电堆；
氢气供给系统，给所述燃料电池电堆供给氢气，包括通过管路连接的氢进电磁阀、比例阀、氢入压力传感器、氢气循环泵、气液分离器、排氢阀与排水阀；
空气供给系统，给所述燃料电池电堆供给空气，包括通过管路连接的空滤、流量计、空压机、中冷器、截止阀、空入压力传感器、旁通阀、背压阀；
冷却系统，冷却所述燃料电池电堆，包括通过管路连接的水入温度传感器、水出温度传感器、主水泵、加热器、电子三通阀、散热器、颗粒过滤器、去离子装置、膨胀水箱。
10.根据权利要求1所述的燃料电池系统中电堆短路试验方法，其特征在于，燃料电池电堆由多节膜电极串联而成，两端为正负极集流板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210514079.4A CN115000456A (zh) | 2022-05-12 | 2022-05-12 | 一种燃料电池系统中电堆短路试验方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210514079.4A CN115000456A (zh) | 2022-05-12 | 2022-05-12 | 一种燃料电池系统中电堆短路试验方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115000456A true CN115000456A (zh) | 2022-09-02 |
Family
ID=83027091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210514079.4A Pending CN115000456A (zh) | 2022-05-12 | 2022-05-12 | 一种燃料电池系统中电堆短路试验方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115000456A (zh) |
Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004247122A (ja) * | 2003-02-13 | 2004-09-02 | Ebara Ballard Corp | 燃料電池発電システム |
| JP2008004319A (ja) * | 2006-06-21 | 2008-01-10 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システムおよびその運転停止方法 |
| WO2008082383A1 (en) * | 2006-12-28 | 2008-07-10 | Utc Fuel Cells, Llc | Robust heating of fuel cells during subfreezing start |
| CN101340004A (zh) * | 2007-07-03 | 2009-01-07 | 现代自动车株式会社 | 加速激活燃料电池的设备和方法 |
| DE102014204324A1 (de) * | 2014-03-10 | 2015-09-10 | Robert Bosch Gmbh | Betriebsstrategie zur Entschärfung der Anforderungen an Komponenten des elektrischen Kreises durch geeigneten Kurzschluss der Brennstoffzellen |
| CN110190306A (zh) * | 2019-06-04 | 2019-08-30 | 昆山知氢信息科技有限公司 | 一种用于燃料电池系统的在线故障诊断方法 |
| CN209418655U (zh) * | 2019-02-20 | 2019-09-20 | 金华市畔星科技有限公司 | 一种氢燃料电池电堆性能测试系统 |
| CN111525164A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-08-11 | 郑州帅先新能源科技有限公司 | 燃料电池再生控制方法及燃料电池系统 |
| CN112234231A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-01-15 | 金华氢途科技有限公司 | 一种燃料电池系统及其控制方法 |
| DE102019215900A1 (de) * | 2019-10-16 | 2021-04-22 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Inbetriebsetzen eines Brennstoffzellen-Stack |
| CN112701331A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-04-23 | 武汉格罗夫氢能汽车有限公司 | 一种氢燃料电池系统测试过程中电堆性能的评判方法 |
| WO2021114209A1 (zh) * | 2019-12-11 | 2021-06-17 | 浙江嘉杰汽车设计有限公司 | 快速检测燃料电池堆串漏的系统及方法 |
| CN213816210U (zh) * | 2020-10-23 | 2021-07-27 | 金华氢途科技有限公司 | 一种燃料电池系统 |
| CN113285102A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-08-20 | 张家港清研检测技术有限公司 | 一种用于燃料电池电堆多参数的控制系统 |
| CN114068997A (zh) * | 2021-10-18 | 2022-02-18 | 上海神力科技有限公司 | 一种高效节能型燃料电池电堆测试系统 |
-
2022
- 2022-05-12 CN CN202210514079.4A patent/CN115000456A/zh active Pending
Patent Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004247122A (ja) * | 2003-02-13 | 2004-09-02 | Ebara Ballard Corp | 燃料電池発電システム |
| JP2008004319A (ja) * | 2006-06-21 | 2008-01-10 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システムおよびその運転停止方法 |
| WO2008082383A1 (en) * | 2006-12-28 | 2008-07-10 | Utc Fuel Cells, Llc | Robust heating of fuel cells during subfreezing start |
| CN101340004A (zh) * | 2007-07-03 | 2009-01-07 | 现代自动车株式会社 | 加速激活燃料电池的设备和方法 |
| DE102014204324A1 (de) * | 2014-03-10 | 2015-09-10 | Robert Bosch Gmbh | Betriebsstrategie zur Entschärfung der Anforderungen an Komponenten des elektrischen Kreises durch geeigneten Kurzschluss der Brennstoffzellen |
| CN209418655U (zh) * | 2019-02-20 | 2019-09-20 | 金华市畔星科技有限公司 | 一种氢燃料电池电堆性能测试系统 |
| CN110190306A (zh) * | 2019-06-04 | 2019-08-30 | 昆山知氢信息科技有限公司 | 一种用于燃料电池系统的在线故障诊断方法 |
| DE102019215900A1 (de) * | 2019-10-16 | 2021-04-22 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Inbetriebsetzen eines Brennstoffzellen-Stack |
| WO2021114209A1 (zh) * | 2019-12-11 | 2021-06-17 | 浙江嘉杰汽车设计有限公司 | 快速检测燃料电池堆串漏的系统及方法 |
| CN111525164A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-08-11 | 郑州帅先新能源科技有限公司 | 燃料电池再生控制方法及燃料电池系统 |
| CN112234231A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-01-15 | 金华氢途科技有限公司 | 一种燃料电池系统及其控制方法 |
| CN213816210U (zh) * | 2020-10-23 | 2021-07-27 | 金华氢途科技有限公司 | 一种燃料电池系统 |
| CN112701331A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-04-23 | 武汉格罗夫氢能汽车有限公司 | 一种氢燃料电池系统测试过程中电堆性能的评判方法 |
| CN113285102A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-08-20 | 张家港清研检测技术有限公司 | 一种用于燃料电池电堆多参数的控制系统 |
| CN114068997A (zh) * | 2021-10-18 | 2022-02-18 | 上海神力科技有限公司 | 一种高效节能型燃料电池电堆测试系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109687000A (zh) | 一种燃料电池系统停机放电装置及方法 | |
| CN112510228B (zh) | 一种提升燃料电池阴阳极进气温度的装置及方法 | |
| CN102569854B (zh) | 一种便携式pemfc燃料电池电源系统 | |
| CN103259031A (zh) | 一种质子交换膜燃料电池启动和停机控制方法 | |
| CN111082093A (zh) | 一种氢燃料电池电堆耐久性测试系统及方法 | |
| CN114156502A (zh) | 一种燃料电池热电联供系统 | |
| WO2022017536A1 (zh) | 一种模块化分散式水冷电池储能系统 | |
| CN113097535A (zh) | 自增湿燃料电池水热管理系统及其控制方法 | |
| CN208955114U (zh) | 一种燃料电池测试系统 | |
| CN107565148A (zh) | 一种燃料电池水淹检测及故障排除系统及其工作方法 | |
| WO2023165233A1 (zh) | 燃料电池控制系统及其控制方法 | |
| Suzuki et al. | Durability verification of residential SOFC CHP system | |
| CN112490472A (zh) | 一种燃料电池低温运行停机吹扫方式 | |
| WO2023185596A1 (zh) | 燃料电池电堆控制系统、控制方法 | |
| Huang et al. | Performance simulation of proton exchange membrane fuel cell system based on fuzzy logic | |
| WO2021109278A1 (zh) | 一种大型质子交换膜燃料电池发电站工艺系统 | |
| Suzuki et al. | Field test result of residential SOFC CHP system over 10 years, 89000 hours | |
| CN105280990A (zh) | 千瓦级燃料电池/锂离子电池混合动力装置及其能量管理方法 | |
| CN105446288A (zh) | 燃料电池分布式控制系统及控制方法 | |
| CN114204069A (zh) | 一种能量回收式燃料电池空气供应系统 | |
| CN112786930A (zh) | 一种基于轻型摩托车燃料电池的控制系统及控制方法 | |
| CN115000456A (zh) | 一种燃料电池系统中电堆短路试验方法 | |
| CN109728324A (zh) | 一种带有冷却水水质控制的新能源客车燃料电池系统 | |
| CN218182263U (zh) | 一种适用于氢燃料电池堆低温冷启动的环境试验设备 | |
| JP2010108720A (ja) | 燃料電池発電システム及びその運転方法 |
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 |