CN115050998A - 一种氢燃料电池电堆活化系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氢燃料电池电堆活化系统及方法,包括电堆、自检模块、电堆活化模块和电堆防护单元;电堆电连接有自检模块,自检模块检测电堆的电压,当检测到电压低于设定值时,进行警报提醒;电堆电连接有电堆防护单元,电堆防护单元防护电堆,净化和湿润进入电堆的空气;电堆电连接有电堆活化模块,电堆活化模块活化电堆,激活质子交换膜,打开离子通道;通过电堆自检、电堆活化和电堆防护三个步骤对氢燃料电池电堆进行自检和防护,对自检不合格的电堆进行活化处理,电堆防护能够降低需要活化的电堆比例,三个步骤配合严密。

Description

一种氢燃料电池电堆活化系统及方法
技术领域
本发明涉及燃料电池电堆活化技术领域,具体领域为一种氢燃料电池电堆活化系统及方法。
背景技术
氢燃料电池是使用氢这种化学元素,制造成储存能量的电池,其基本原理是电解水的逆反应,把氢和氧分别供给阳极和阴极,氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后,放出电子通过外部的负载到达阴极,燃料电池对环境无污染,它是通过电化学反应,而不是采用燃烧或储能方式。燃烧会释放像COx、NOx、SOx气体和粉尘等污染物;如上所述,燃料电池只会产生水和热,如果氢是通过可再生能源产生的,整个循环就是彻底的不产生有害物质排放的过程。
氢燃料电池在一些情况下需要进行活化,这些情况包括:长时间使用后、刚生产完成时、长时间搁置后、进入氢燃料电池的空气干炸或有污染时,现有技术中针对上述情况缺少及时检测并预警的氢燃料电池活化系统,导致往往在使用时才发现氢燃料电池需要活化,为了解决上述问题,我们提出了一种氢燃料电池电堆活化系统及方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氢燃料电池电堆活化系统及方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种氢燃料电池电堆活化系统,包括电堆、自检模块、电堆活化模块和电堆防护单元;
所述电堆电连接有自检模块,自检模块检测电堆的电压,当检测到电压低于设定值时,进行警报提醒;
所述电堆电连接有电堆防护单元,电堆防护单元防护电堆,净化和湿润进入电堆的空气;
所述电堆电连接有电堆活化模块,电堆活化模块活化电堆,激活质子交换膜,打开离子通道。
优选的,所述自检模块包括电堆电压检测单元和警报模块,所述电堆电连接有电堆电压检测单元,所述电堆电压检测单元电连接有警报模块。
优选的,所述电堆电压检测单元包括控制器、电压巡检仪、DC-DC和直流接触器,所述电堆、直流接触器、DC-DC、电压巡检仪和控制器依次电连接,所述控制器电连接有警报模块。
优选的,所述警报模块包括声光报警器和无线传输模块。
优选的,所述电堆活化模块包括控制器、电子负载、DC-DC、电压巡检仪、氢气管理单元、热管理单元和空气管理单元,所述电堆电连接有电子负载和DC-DC,所述DC-DC电连接有电压巡检仪,所述电压巡检仪电连接有控制器,所述控制器电连接有氢气管理单元、热管理单元和空气管理单元,所述氢气管理单元、热管理单元和空气管理单元与电堆配合使用。
优选的,所述氢气管理单元的氢气输出端与电堆的氢气输入端相连通,所述热管理单元的冷却水输出端与电堆的冷却水输入端相连通,所述空气管理单元的空气输出端与电堆的空气输入端相连通。
优选的,所述电堆防护单元包括控制器、空气净化器、加湿器和湿度传感器,所述空气净化器输出端和加湿罐输入端相连通,且加热罐输出端与加湿罐输入端相连通,所述加湿罐输出端与电堆空气输入端相连通,所述电堆空气输入端与加湿罐输出端连通的管路上设有湿度传感器,所述湿度传感器与控制器电连接。
一种氢燃料电池电堆活化系统的活化方法,所述活化方法包括下述步骤:
s1:电堆自检,闭合直流接触器,通过电压巡检仪自检电堆的电压,当检测到电压低于设定值2V时,传递信号至控制器,通过控制器控制警报模块进行提醒,完成自检;
s2:电堆活化,通过电压巡检仪检测电堆电压,用于判断电堆活化程度,当电堆的电压达到设定值2V时,传递信号至控制器,控制器控制氢气管理单元、热管理单元和空气管理单元结束活化过程;
s3:电堆防护,通过空气净化器和加湿罐对进入电堆的空气进行净化和加湿,通过温度传感器检测进入电堆的空气湿度,当湿度小于40%时传递信号至控制器,通过控制器控制加湿罐通电工作;当湿度大于50%时传递信号至控制器,通过控制器控制加湿罐断电停止工作。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
(1)在使用氢燃料电池前,通过自检模块对电堆的电压进行自检,用于判断氢燃料电池是否能够正常使用,是否需要进行活化处理,提前进行判断,避免使用时才发现氢燃料电池需要活化的尴尬。
(2)通过电堆活化模块能够对氢燃料电池进行活化处理,并能够判断活化处理完成进度。
(3)通过电堆防护单元能够对氢燃料电池进行进去空气的防护处理,对进入电堆的空气进行净化和加湿,以此减少电堆需要进行活化的情况。
(4)通过电堆自检、电堆活化和电堆防护三个步骤对氢燃料电池电堆进行自检和防护,对自检不合格的电堆进行活化处理,电堆防护能够降低需要活化的电堆比例,三个步骤配合严密。
附图说明
图1为本发明的结构示意框图;
图2为本发明的自检模块结构示意框图;
图3为本发明的电堆活化模块结构示意框图;
图4为本发明的电堆防护单元结构示意框图。
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清楚、完整地描述,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。
请参阅图1-4,本发明提供一种技术方案:一种氢燃料电池电堆活化系统,包括电堆、自检模块、电堆活化模块和电堆防护单元;
电堆电连接有自检模块,自检模块检测电堆的电压,当检测到电压低于设定值时,进行警报提醒;
电堆电连接有电堆防护单元,电堆防护单元防护电堆,净化和湿润进入电堆的空气;
电堆电连接有电堆活化模块,电堆活化模块活化电堆,激活质子交换膜,打开离子通道。
具体而言,自检模块包括电堆电压检测单元和警报模块,电堆电连接有电堆电压检测单元,电堆电压检测单元电连接有警报模块;电堆电压检测单元包括控制器、电压巡检仪、DC-DC和直流接触器,电堆、直流接触器、DC-DC、电压巡检仪和控制器依次电连接,控制器电连接有警报模块;警报模块包括声光报警器和无线传输模块。
通过直流接触器控制电压巡检仪与电堆之间电路连通与否,DC-DC设置在电压巡检仪与电堆之间,用于将调整电堆输出的电压,电压巡检仪检测的实际为DC-DC上的电压,通过DC-DC的电压判断电堆电压是否正常,当电堆电压被判定异常时,控制器控制警报模块进行声光报警和通讯提醒。
具体而言,电堆活化模块包括控制器、电子负载、DC-DC、电压巡检仪、氢气管理单元、热管理单元和空气管理单元,电堆电连接有电子负载和DC-DC,DC-DC电连接有电压巡检仪,电压巡检仪电连接有控制器,控制器电连接有氢气管理单元、热管理单元和空气管理单元,氢气管理单元、热管理单元和空气管理单元与电堆配合使用。
DC-DC设置在电压巡检仪与电堆之间,用于将调整电堆输出的电压,电压巡检仪检测的实际为DC-DC上的电压,通过DC-DC的电压判断电堆电压是否正常,用于判断电堆的活化进程,当检测的电压达到设定值时,通过控制器控制氢气管理单元、热管理单元和空气管理单元停止工作。
具体而言,氢气管理单元的氢气输出端与电堆的氢气输入端相连通,热管理单元的冷却水输出端与电堆的冷却水输入端相连通,空气管理单元的空气输出端与电堆的空气输入端相连通。
具体而言,电堆防护单元包括控制器、空气净化器、加湿器和湿度传感器,空气净化器输出端和加湿罐输入端相连通,且加热罐输出端与加湿罐输入端相连通,加湿罐输出端与电堆空气输入端相连通,电堆空气输入端与加湿罐输出端连通的管路上设有湿度传感器,湿度传感器与控制器电连接;通过空气净化器和加湿器能够对氢燃料电池进行进去空气的净化和加湿处理,以此减少电堆需要进行活化的情况。
一种氢燃料电池电堆活化系统的活化方法,活化方法包括下述步骤:
s1:电堆自检,闭合直流接触器,通过电压巡检仪自检电堆的电压,当检测到电压低于设定值2V时,传递信号至控制器,通过控制器控制警报模块进行提醒,完成自检;
s2:电堆活化,通过电压巡检仪检测电堆电压,用于判断电堆活化程度,当电堆的电压达到设定值2V时,传递信号至控制器,控制器控制氢气管理单元、热管理单元和空气管理单元结束活化过程;
s3:电堆防护,通过空气净化器和加湿罐对进入电堆的空气进行净化和加湿,通过温度传感器检测进入电堆的空气湿度,当湿度小于40%时传递信号至控制器,通过控制器控制加湿罐通电工作;当湿度大于50%时传递信号至控制器,通过控制器控制加湿罐断电停止工作。
工作原理:本发明在使用氢燃料电池前,通过自检模块对电堆的电压进行自检,用于判断氢燃料电池是否能够正常使用,是否需要进行活化处理,提前进行判断,避免使用时才发现氢燃料电池需要活化的尴尬;
通过电堆自检、电堆活化和电堆防护三个步骤对氢燃料电池电堆进行自检和防护,对自检不合格的电堆进行活化处理,电堆防护能够降低需要活化的电堆比例,三个步骤配合严密。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种氢燃料电池电堆活化系统,其特征在于:包括电堆、自检模块、电堆活化模块和电堆防护单元;
所述电堆电连接有自检模块,自检模块检测电堆的电压,当检测到电压低于设定值时,进行警报提醒;
所述电堆电连接有电堆防护单元,电堆防护单元防护电堆,净化和湿润进入电堆的空气;
所述电堆电连接有电堆活化模块,电堆活化模块活化电堆,激活质子交换膜,打开离子通道。
2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池电堆活化系统,其特征在于:所述自检模块包括电堆电压检测单元和警报模块,所述电堆电连接有电堆电压检测单元,所述电堆电压检测单元电连接有警报模块。
3.根据权利要求2所述的一种氢燃料电池电堆活化系统,其特征在于:所述电堆电压检测单元包括控制器、电压巡检仪、DC-DC和直流接触器,所述电堆、直流接触器、DC-DC、电压巡检仪和控制器依次电连接,所述控制器电连接有警报模块。
4.根据权利要求2所述的一种氢燃料电池电堆活化系统,其特征在于:所述警报模块包括声光报警器和无线传输模块。
5.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池电堆活化系统,其特征在于:所述电堆活化模块包括控制器、电子负载、DC-DC、电压巡检仪、氢气管理单元、热管理单元和空气管理单元,所述电堆电连接有电子负载和DC-DC,所述DC-DC电连接有电压巡检仪,所述电压巡检仪电连接有控制器,所述控制器电连接有氢气管理单元、热管理单元和空气管理单元,所述氢气管理单元、热管理单元和空气管理单元与电堆配合使用。
6.根据权利要求5所述的一种氢燃料电池电堆活化系统,其特征在于:所述氢气管理单元的氢气输出端与电堆的氢气输入端相连通,所述热管理单元的冷却水输出端与电堆的冷却水输入端相连通,所述空气管理单元的空气输出端与电堆的空气输入端相连通。
7.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池电堆活化系统,其特征在于:所述电堆防护单元包括控制器、空气净化器、加湿器和湿度传感器,所述空气净化器输出端和加湿罐输入端相连通,且加热罐输出端与加湿罐输入端相连通,所述加湿罐输出端与电堆空气输入端相连通,所述电堆空气输入端与加湿罐输出端连通的管路上设有湿度传感器,所述湿度传感器与控制器电连接。
8.一种权利要求1至7之一所述氢燃料电池电堆活化系统的活化方法,其特征在于,所述活化方法包括下述步骤:
s1:电堆自检,闭合直流接触器,通过电压巡检仪自检电堆的电压,当检测到电压低于设定值2V时,传递信号至控制器,通过控制器控制警报模块进行提醒,完成自检;
s2:电堆活化,通过电压巡检仪检测电堆电压,用于判断电堆活化程度,当电堆的电压达到设定值2V时,传递信号至控制器,控制器控制氢气管理单元、热管理单元和空气管理单元结束活化过程;
s3:电堆防护,通过空气净化器和加湿罐对进入电堆的空气进行净化和加湿,通过温度传感器检测进入电堆的空气湿度,当湿度小于40%时传递信号至控制器,通过控制器控制加湿罐通电工作;当湿度大于50%时传递信号至控制器,通过控制器控制加湿罐断电停止工作。
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