CN1207806C - 燃料电池中质子交换膜增湿方法 - Google Patents

燃料电池中质子交换膜增湿方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1207806C
CN1207806C CNB011183446A CN01118344A CN1207806C CN 1207806 C CN1207806 C CN 1207806C CN B011183446 A CNB011183446 A CN B011183446A CN 01118344 A CN01118344 A CN 01118344A CN 1207806 C CN1207806 C CN 1207806C
Authority
CN
China
Prior art keywords
humidifying
pile
fuel cell
fuel
humidifying liquid
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB011183446A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1388599A (zh
Inventor
曾宪林
毛宗强
王利生
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.)
BEIJING FEICHI LUNENG POWER SUPPLY TECHN Co Ltd
Original Assignee
BEIJING FEICHI LUNENG POWER SUPPLY TECHN 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 BEIJING FEICHI LUNENG POWER SUPPLY TECHN Co Ltd filed Critical BEIJING FEICHI LUNENG POWER SUPPLY TECHN Co Ltd
Priority to CNB011183446A priority Critical patent/CN1207806C/zh
Publication of CN1388599A publication Critical patent/CN1388599A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1207806C publication Critical patent/CN1207806C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明属于燃料电池的制造技术。包括：在燃料电池增湿器的入口处安装超声波或激光发生器，可控制地给增湿液输入外加能量；增湿过程中，根据电堆功率变化情况控制超声波或激光发生器给增湿液的能量大小，并根据燃料气氢中的CO含量超过100PPm时，朝增湿液中自动注入相应的氧化性强的双氧水，将CO转化为CO2，以保证电堆燃料气成份的稳定。本发明能适应剧烈、大幅度变化的电堆运行工况。

Description

燃料电池中质子交换膜增湿方法
技术领域
本发明属于能源、发电技术领域，特别涉及燃料电池的制造技术。
背景技术
燃料电池中质子交换膜增湿的目的是使质子交换膜保持传输质子的能力，增湿不足，质子交换膜传输能力差，影响电池性能，增湿过份，会使淹没电极，同时也导致了电池性能下降，因此，增湿是质子交换膜燃料电池的技术关键。
德国磁电机技术有限公司阿尔图尔·科沙尼克里斯蒂安·卢卡斯托马斯·施韦西格申请的专利(中国专利申请，申请号为97182101)涉及一种高分子电解质—燃料电池的交换膜增湿方法，该方法使用较低超压的空气为氧化剂，和不同的燃气，特别是氢气，通过将液态水直接送入燃烧空气及燃气的气体通道中进行冷却。被送入气体通道中的水同时起到润湿固体电解质的作用。该方法的缺点是增湿度不易控制，经常由于气流将增湿水冲进电堆，导致电极被淹。
德国磁电机技术有限公司阿尔图尔·科沙尼申请的专利(中国专利申请，申请号为97182102)中提出一种高分子电解质-燃料电池中膜片湿度的调节方法，在不使用辅助电极的情况下电测量膜片湿度的参量，并且依据所测得的膜片湿度控制膜片最佳湿度的调节。由于质子交换膜在汽车上使用时，工况变化很大，很快，要求控制的动态响应极强。该方法的缺点是，根据膜汽温度来控制加湿，其动态响应跟不上汽车工况变化的要求，难以有实效。
美国H动力公司申请的专利(中国专利申请，申请号为95196322)公开了一种包括叠层分隔器/隔膜电极组件单元的燃料电池叠层，其中分隔器包括一系列堆叠的薄板，薄板上分别配置有蛇形微通道反应气润湿区，作用区和冷却区。蛇形通道以化学或激光蚀刻，切割，压或模压成型，以适应各种热管理和润湿技术。“蚊形微通道反应气润湿法”并不能解决与电堆之间的响应问题。
发明内容
本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种燃料电池中质子交换膜增湿方法，使之能适应剧烈、大幅度变化的电堆运行工况。
本发明提出的一种燃料电池中质子交换膜增湿方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一、在燃料电池增湿器的入口处安装能量发生器(即超声波或激光发生器)，可控制地给增湿液输入外加能量；
第二、将该能量发生器与电堆功率变化情况，以占电堆总功率的0-5％之间的比例调节方式联系起来；
第三、增湿过程中，根据电堆功率变化情况控制能量发生器给增湿液的能量大小，可从0-10千瓦之间变化；
第四、增湿过程中，根据燃料气氢中的CO含量超过100PPm时，朝增湿液中自动注入相应的氧化性强的液体(即双氧水)，将CO转化为CO2，以保证电堆燃料气成份的稳定。
本发明的特点可以归结为两点，其一是压增湿液进入电堆增湿器入口处设置能量发生器，给增湿液预置能量，增强增湿液与气体混和的能力，因该能力很容易控制故可适应变化幅度大、，变化频率高的情形。其二是增湿液不全为纯净水，而是根据电堆工作环境，添加辅助试剂，可消除燃料气中有毒成份如CO，SO2等。保证燃料电池在良好的工作环境中运行。
具体实施方式
本发明提出的一种燃料电池中质子交换膜增湿方法的实施例，具体包括以下步骤：
第一、在增湿器的入口处安装超声波发生器的探头；
第二、经由计算机将超声波发生器的探头与电堆功率监测器联系起来；
第三、在增湿器回路上安装添加剂储罐，加入双氧水，由电磁阀控制与增湿液的隔离；
第四、据计算机得到的电堆功率监测信号，当电堆功率小于或等于额定功率时，超声波发生器不工作，当电堆功率大于额定功率时，超声波发声器工作，调节其功率与电堆功率之比为0-0.05之间，调节增湿温度，最高不超过150℃；
第五、由燃料气成份仪得到的信号，当CO浓度高于100ppm时，指示电磁阀开启，让H2O2以1毫升-10毫升/秒的流速进入增湿液，当其与燃料气相混合时，可将其中的CO氧化为对电堆无大害的CO2。

Claims (1)

1、一种燃料电池中质子交换膜增湿方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一、在燃料电池增湿器的入口处安装超声波或激光发生器，可控制地给增湿液输入外加能量；
第二、将该超声波或激光发生器与电堆功率变化情况，以占电堆总功率的0-5％之间的比例调节方式联系起来；
第三、增湿过程中，根据电堆功率变化情况控制超声波或激光发生器给增湿液的能量大小，从0-10千瓦之间变化；
第四、增湿过程中，根据燃料气氢中的CO含量超过100PPm时，朝增湿液中自动注入相应的氧化性强的双氧水，将CO转化为CO2，以保证电堆燃料气成份的稳定。
CNB011183446A 2001-05-25 2001-05-25 燃料电池中质子交换膜增湿方法 Expired - Fee Related CN1207806C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB011183446A CN1207806C (zh) 2001-05-25 2001-05-25 燃料电池中质子交换膜增湿方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB011183446A CN1207806C (zh) 2001-05-25 2001-05-25 燃料电池中质子交换膜增湿方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1388599A CN1388599A (zh) 2003-01-01
CN1207806C true CN1207806C (zh) 2005-06-22

Family

ID=4663117

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB011183446A Expired - Fee Related CN1207806C (zh) 2001-05-25 2001-05-25 燃料电池中质子交换膜增湿方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1207806C (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100346516C (zh) * 2003-02-21 2007-10-31 上海神力科技有限公司 一种适合燃料电池低压运行的增湿装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN1388599A (zh) 2003-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6358638B1 (en) Cold start-up of a PEM fuel cell
US7799473B2 (en) Anode recirculation for a parallel dual stack fuel cell system
CN112490473A (zh) 质子交换膜燃料电池的电堆动态水管理系统及其工作方法
KR20210011204A (ko) 연료전지용 가습기
US7514171B2 (en) Cathode transient humidity control in a fuel cell system
CN1941471B (zh) 燃料电池和燃料电池系统
CN1279644C (zh) 燃料电池的间歇冷却
JP3249282B2 (ja) 固体高分子電解質燃料電池
CN112068001A (zh) 一种质子交换膜燃料电池测试台进气和尾排系统
CN1207806C (zh) 燃料电池中质子交换膜增湿方法
He et al. A review of thermal management of proton exchange membrane fuel cell systems
Perry et al. Evaporatively-cooled pem fuel-cell stack and system
CN117393809A (zh) 一种燃料电池阴极气体流量和压力的联合控制方法
CN110165250B (zh) 一种燃料电池用增湿罐
CN101651214A (zh) 燃料电池系统与操作方法
CN100510650C (zh) 具有人性化的监控和控制功能的驾驶室仪表盘面板系统
CN115064730A (zh) 一种燃料电池全生命周期的增湿方法
CN107302099A (zh) 一种用于燃料电池的膜加湿器
CN1750304A (zh) 一种可提高燃料电池稳定性起动与关机运行的控制方法
Sreenivasulu et al. Performance study of a PEM fuel cell with 4-Serpentine flow fields-experimental study
Weizhong et al. Proton exchange membrane fuel cell with humidifying zone
Pukrushpan Modeling and control of PEM fuel cell systems and fuel processors
CN219591446U (zh) 一种燃料电池相对湿度快速控制装置
CN2852224Y (zh) 燃料电池发动机散热控制电路
CN221747270U (zh) 燃料电池系统和车辆

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee