[发明专利]燃料电池快速加载时的空气供给方法

说明书

技术领域

本发明涉及车载燃料电池，尤其涉及一种燃料电池快速加载时提供充足空气供应量的供给方法。

背景技术

燃料电池是一种直接把化学能转化为电能的装置。车载燃料电池一般均为质子交换膜燃料电池（PEMFC），其主要以氢气作为燃料，空气作为氧化剂。PEMFC兼具高效率、无污染、适用广、低噪音、可快速补充能源、具有模块化结构等优点，因此PEMFC被认为是未来汽车理想动力源之一。

燃料电池中发生的反应是2H₂+O₂→2H₂O，其中O₂主要来源于空气，所供给的空气量与完全反应所需空气量之比称为过量空气系数λ，通常为保证燃料的完全燃烧，空气过量系数设置为λ=2左右。燃料电池系统用于车载必须满足两个基本的条件，一个是能够输出持续增加的功率（即Power），另一个是快速响应（即速率）。然而在快速加载的情况下，由于功率的快速增加，所需的空气量急剧增加，如果供给的空气量没有相应增加的话，过量空气系数会明显下降。导致的后果是燃料电池系统中催化剂碳载体发生氧化流失的损伤，严重时甚至会使电堆发生逆反应（即电解反应），从而导致膜穿孔，加速电池性能的衰减，严重影响到电池的寿命。

因此需要提供一种燃料电池快速加载时提供充足空气供应量的供给方法，不仅能使燃料电池汽车迅速响应加载要求，输出所需功率，而且能够保证燃料利用率维持在较高的水平。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种燃料电池快速加载时提供充足空气供应量的供给方法，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，一种燃料电池快速加载时的空气供给方法，采用电流I来控制对应的空气流量速率V，包括以下步骤：确定燃料电池快速加载时，初始电流I_a增加到最终电流I_b的实时电流I；将初始电流I_a增加到最终电流I_b的过程分为N个步长，根据函数式V_n=f（I_n）,n=1，2，…，N，确定每阶步长的电流I_n所对应的理论空气流量速率V_n；针对任一阶步长的电流I_n，确定实际空气流量速率V’_n=V_n+x=f（I_n+x），x≥1。

进一步地，电流I从初始电流I_a线性上升至最终电流I_b。

进一步地，当电流I上升到最终电流I_b后，实际空气流量速率保持V’_N=f（I_N+x）。

进一步地，所述N个步长为等分步长。

通过以上技术方案，本发明具有以下技术效果：

本发明结合燃料电池反应的自身特点，以电流而非功率作为燃料电池的表征，更加直观准确，方便控制空气供给速率；通过利用步长法控制空气供给速率，避免了在快速增大反应速率的同时不会造成氧化剂缺乏，而造成燃料电池自身的催化剂、碳载体、质子交换膜的快速衰减。

附图说明

附图1为本发明中，电流I的步长分解示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。