[发明专利]用于使瞬变期间的相对湿度偏移最小化的多压力状态控制

权利要求书

1、一种燃料电池系统，所述燃料电池系统包括：

接收阴极入口空气流并输出阴极排气流的燃料电池堆；

用于将所述阴极入口空气流供应至所述燃料电池堆的压缩机；

接收来自所述压缩机的所述阴极入口空气流和来自所述燃料电池堆的所述阴极排气流的水蒸汽输送装置，所述水蒸汽输送装置利用所述阴极排气中的水蒸汽对所述阴极入口空气进行湿化；和

用于控制所述阴极排气流的相对湿度以便控制所述阴极入口空气的相对湿度的控制器，如果所述燃料电池堆的电流密度低于预定值，则所述控制器基于由所述燃料电池堆产生的电流密度而在第一阴极压力范围内运行，且如果所述燃料电池堆的电流密度高于所述预定值，则所述控制器基于由所述燃料电池堆产生的电流密度而在第二阴极压力范围内运行，其中所述第二压力范围比所述第一压力范围更窄。

2、根据权利要求1所述的系统，其中如果所述燃料电池堆的电流密度低于所述预定值或处于稳态运行状态下，则所述控制器在所述第一压力范围内运行，且如果所述燃料电池堆的电流密度高于所述预定值且处于功率瞬变状态下，则所述控制器在所述第二压力范围内运行。

3、根据权利要求2所述的系统，其中所述功率瞬变是向上的功率瞬变。

4、根据权利要求3所述的系统，其中当所述电流密度低于所述预定值或处于稳态时，所述控制器在所述向上功率转变之后在一定时长内保持所述阴极压力处于所述第二压力范围内。

5、根据权利要求4所述的系统，其中所述时长为60秒。

6、根据权利要求1所述的系统，其中所述第二压力范围在整个燃料电池堆电流密度范围内提供了比所述第一压力范围更高的压力。

7、根据权利要求1所述的系统，进一步包括位于阴极排出管线内的回压阀，所述控制器打开和关闭所述回压阀以改变所述阴极压力。

8、根据权利要求1所述的系统，其中所述第一压力范围提供了更高的系统效率且所述第二压力范围提供了更好的阴极排气相对湿度控制。

9、根据权利要求1所述的系统，其中所述第一压力范围为102kPa-143kPa且所述第二压力范围为120kPa-143kPa。

10、根据权利要求1所述的系统，其中所述预定值为0.1A/cm²。

11、一种燃料电池系统，所述燃料电池系统包括：

接收阴极入口空气流并输出阴极排气流的燃料电池堆；和

用于控制所述阴极排气流的相对湿度以便控制所述阴极入口空气流的相对湿度的控制器，如果所述燃料电池堆的电流密度低于预定电流密度或处于稳态运行状态下，则所述控制器在第一阴极压力范围内运行，且如果所述燃料电池堆的电流密度高于所述预定值且处于动态循环中，则所述控制器在第二阴极压力范围内运行。

12、根据权利要求11所述的系统，其中所述第一压力范围为102kPa-143kPa且所述第二压力范围为120kPa-143kPa。

13、根据权利要求11所述的系统，其中所述预定值为0.1A/cm²。

14、根据权利要求11所述的系统，其中当所述电流密度低于所述预定值或处于稳态时，所述控制器在所述动态循环之后在一定时长内保持所述阴极压力处于所述第二压力范围内。

15、根据权利要求14所述的系统，其中所述时长为60秒。

16、根据权利要求11所述的系统，其中所述第二压力范围在整个燃料电池堆电流密度范围内提供了比所述第一压力范围更高的压力。

17、根据权利要求11所述的系统，其中所述第二压力范围比所述第一压力范围更窄。

18、根据权利要求11所述的系统，其中所述第一压力范围提供了更高的系统效率且所述第二压力范围提供了更好的阴极排气相对湿度控制。

19、一种用于控制燃料电池堆的阴极压力的方法，所述方法包括：

如果所述燃料电池堆的电流密度低于预定电流密度或处于稳态电流密度下，则利用第一阴极压力范围；并且

如果所述燃料电池堆的电流密度高于所述预定值且处于动态循环中，则利用第二阴极压力范围。