CN116505050A - 一种恢复富氢燃料电池电堆性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种恢复富氢燃料电池电堆性能的方法，属于燃料电池技术领域。该方法包括以下步骤：(1)将富氢燃料电池电堆进行氮气吹扫，然后在富氢燃料电池电堆的阳极侧通入纯氢，进行还原反应，反应完成后，切断氢气供应；(2)向富氢燃料电池电堆的阴极侧通入空气，进行氧化反应，反应完成后，切断空气供应；(3)重复步骤(1)和步骤(2)多次，完成富氢燃料电池电堆性能的恢复。采用本发明的处理方法，能将长时间使用的富氢燃料电池电堆的性能恢复，提高初始性能的10％以上。本发明处理方法简单，不需要拆解富氢燃料电池电堆，处理成本低。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种恢复以富氢为原料的燃料电池电堆性能的方法。
背景技术
富氢燃料电池电堆是一种电化学装置，其组成与一般质子交换膜燃料电池电堆相同，由质子交换膜、催化剂、碳纸等材料组成膜电极，再由膜电极与双极板组成电堆。不同的是一般质子交换膜燃料电池电堆的燃料是高纯氢气，而富氢燃料电池电堆的燃料是氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等混合气体，主要来源于天然气、甲醇重整制氢。重整制氢在工业化程度和成本上占据很大优势，在未来将占据制氢的最大部分，所以富氢燃料电池电堆有着广阔的应用前景。
由于富氢燃料电池电堆在运行过程中，燃料气中的一氧化碳会占据Pt催化剂的活性位点，使催化剂“中毒”，造成电堆的性能降低。如果可以阻止富氢燃料电池电堆的性能下降，将会大大延长其使用寿命，降低其总体使用成本，有助于富氢燃料电池电堆的商业化。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出一种恢复富氢燃料电池电堆性能的方法。
本发明所采用的技术解决方案是：
一种恢复富氢燃料电池电堆性能的方法，包括以下步骤：
(1)将富氢燃料电池电堆进行氮气吹扫，然后在富氢燃料电池电堆的阳极侧通入纯氢，进行还原反应，反应完成后，切断氢气供应；
(2)向富氢燃料电池电堆的阴极侧通入空气，进行氧化反应，反应完成后，切断空气供应；
(3)重复步骤(1)和步骤(2)多次，完成富氢燃料电池电堆性能的恢复。
优选的，步骤(1)中：控制富氢燃料电池电堆的阳极侧通入纯氢的流量为10-200mL/min。
优选的，步骤(1)中：控制富氢燃料电池电堆的阳极侧通入纯氢的持续时间为2-10min。
优选的，步骤(2)中：控制富氢燃料电池电堆的阴极侧通入空气的流量为20-400mL/min。
优选的，步骤(2)中：控制富氢燃料电池电堆的阴极侧通入空气的持续时间为4-20min。
优选的，步骤(1)和步骤(2)中：均控制富氢燃料电池未向外供电。
优选的，步骤(3)中：控制重复步骤(1)和步骤(2)的次数为2-6次。
优选的，恢复后的富氢燃料电池电堆的电压和功率均比恢复处理前提高10％以上。
本发明的原理及有益技术效果如下：
富氢燃料电池电堆长时间使用后，阴极侧的Pt催化剂长期处在富氢环境中，部分Pt颗粒会与一氧化碳结合成Pt-CO，造成催化剂的活性下降。而阳极侧的Pt催化剂长期处在较低电势的空气氛围中，部分Pt颗粒会被慢慢氧化成PtO。采用本发明方法对长时间使用后的富氢燃料电池电堆进行处理，会使Pt-CO被氧化成Pt，PtO被还原成Pt，工作原理如下：
阴极：Pt-CO+O2→Pt+CO2
阳极：PtO+H2→Pt+H2O
具体地，本发明的优点体现在以下方面：
(1)采用本发明的处理方法，能将长时间使用的富氢燃料电池电堆的性能恢复，提高初始性能的10％以上。
(2)本发明处理方法简单，不需要拆解富氢燃料电池电堆，处理成本低。
附图说明
图1为富氢燃料电池电堆经本发明处理前后的性能变化图。
具体实施方式
实施例1
一种恢复富氢燃料电池电堆性能的方法，包括以下步骤：
(1)将富氢燃料电池电堆进行氮气吹扫，然后在富氢燃料电池电堆的阳极侧按流量120mL/min通入纯氢，5min后，切断氢气供应，此过程中燃料电池未向外供电。
(2)向富氢燃料电池电堆的阴极侧按流量300mL/min通入空气，5min后，切断空气供应，此过程中燃料电池未向外供电；
(3)重复步骤(1)和步骤(2)的操作2次，处理完成。
测试同一个富氢燃料电池电堆在处理前后的性能，得到的结果如图1所示。从图1中可以看出，在输出相同电流的情况下，处理后的富氢燃料电池电堆的电压和功率均比处理前高10％以上，即富氢燃料电池的性能恢复。
实施例2
采用与实施例1相同的处理方法，不同之处在于：
步骤(1)中的富氢燃料电池电堆的氢气流量调整为10mL/min，通入氢气的持续时间为10min。
步骤(2)中的富氢燃料电池电堆的空气流量调整为400mL/min，通入空气的持续时间为4min。
重复步骤(1)和步骤(2)的操作3次。
经检测，处理前后的富氢燃料电池电堆的性能提高12％。
实施例3
采用与实施例1相同的处理方法，不同之处在于：
步骤(1)中的富氢燃料电池电堆的氢气流量调整为200mL/min，通入氢气的持续时间为为2min。
步骤(2)中的富氢燃料电池电堆的空气流量调整为20mL/min，通入空气的持续时间为为20min。
重复步骤(1)和步骤(2)的操作6次。
经检测，处理前后的富氢燃料电池电堆的性能提高14％。
Claims (8)
1.一种恢复富氢燃料电池电堆性能的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将富氢燃料电池电堆进行氮气吹扫，然后在富氢燃料电池电堆的阳极侧通入纯氢，进行还原反应，反应完成后，切断氢气供应；
(2)向富氢燃料电池电堆的阴极侧通入空气，进行氧化反应，反应完成后，切断空气供应；
(3)重复步骤(1)和步骤(2)多次，完成富氢燃料电池电堆性能的恢复。
2.根据权利要求1所述的一种恢复富氢燃料电池电堆性能的方法，其特征在于，步骤(1)中：控制富氢燃料电池电堆的阳极侧通入纯氢的流量为10-200mL/min。
3.根据权利要求1所述的一种恢复富氢燃料电池电堆性能的方法，其特征在于，步骤(1)中：控制富氢燃料电池电堆的阳极侧通入纯氢的持续时间为2-10min。
4.根据权利要求1所述的一种恢复富氢燃料电池电堆性能的方法，其特征在于，步骤(2)中：控制富氢燃料电池电堆的阴极侧通入空气的流量为20-400mL/min。
5.根据权利要求1所述的一种恢复富氢燃料电池电堆性能的方法，其特征在于，步骤(2)中：控制富氢燃料电池电堆的阴极侧通入空气的持续时间为4-20min。
6.根据权利要求1所述的一种恢复富氢燃料电池电堆性能的方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中：均控制富氢燃料电池未向外供电。
7.根据权利要求1所述的一种恢复富氢燃料电池电堆性能的方法，其特征在于，步骤(3)中：控制重复步骤(1)和步骤(2)的次数为2-6次。
8.根据权利要求1所述的一种恢复富氢燃料电池电堆性能的方法，其特征在于：恢复后的富氢燃料电池电堆的电压和功率均比恢复处理前提高10％以上。
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