[发明专利]一种燃料电池系统停机方法

说明书

本发明涉及一种燃料电池系统停机方法，包括以下步骤：S1)DCDC控制器设定燃料电池电堆输出电流为怠速点电流；S2)氢气子系统和空气子系统同时进行怠速吹扫，并在吹扫结束后关闭空气子系统；S3)燃料电池电堆继续发电至单片电压降低至设定阈值；S4)关闭DCDC控制器，关闭氢气子系统，燃料电池系统停机，与现有技术相比，本发明具有避免燃料电池停机高电位，提高燃料电池寿命等优点。

技术领域

本发明涉及燃料电池系统技术领域，尤其是涉及一种燃料电池系统停机方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)，也叫聚电解质燃料电池(PEFC)是一种将还原剂与氧化剂的化学能直接转化为电能的装置。燃料电池在使用时，通常都需要一套相应的辅助系统。燃料电池本体与其相应的辅助系统共同组成燃料电池系统。燃料电池系统除了燃料电池本体外，还包括氢气系统、空气系统、冷却系统、功率输出系统和电压检测系统等附件系统。其中，氢气系统是为燃料电池电堆提供氢气，并根据运行工况调节进入电堆的氢气压力和流量等；空气系统是为电堆提供适量的氧化剂(空气或氧气)，并根据工况调节进入电堆的氧化剂的压力和流量等；冷却系统能够使电堆温度保持合适水平，进而保证电堆的稳定可靠工作；功率输出系统则是通过DCDC来调节电堆的输出电压、电流的大小和变化速率；电压检测系统则通过电压检测器来监视燃料电池电堆每一个单片电压，作为功率输出系统调节的指导。

燃料电池系统运行一段时间后通常需要停机，停机后电堆平均电压较高(＞0.95V)，对电堆的性能及耐久性有比较大的损害，快速地降低燃料电池电堆电压将有效的延长电堆寿命。此外，在燃料电池系统停机后，如果电堆和辅助系统内还残留氢气和氧气，在浓度梯度作用下，阴极侧的氧气通过质子交换膜渗透到阳极侧，会导致氢/空界面，该情况下会导致阴极催化剂表面形成一个很高电位，对阴极催化层造成严重腐蚀，导致性能和耐久性降低。

中国专利CN109687000A披露了一种燃料电池系统停机放电装置及方法，该发明通过将氢气路的循环泵同时接入氢气和空气系统，正常运行时循环泵在氢气系统中工作，在燃料电池系统停机后，即将循环泵接入空气系统，之后在放电阶段对燃料电池电堆的母线加载一个标定的小电流，利用循环泵循环空气路的空气，快速消耗氧气，使电堆电压快速降低。该专利虽然能够主动消耗空气路中的空气，但是结构比较复杂，循环泵需要同时接入氢气和空气系统，系统管路及控制复杂；此外，停机后氢气循环泵切换到空气路的过程中，造成氢空直接混合，有爆炸的危险；另外，系统需要额外增加两个电磁阀以及空气路氧气浓度传感器，增大了系统体积和成本，降低了燃料电池系统体积/质量比功率。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种避免燃料电池停机高电位，提高燃料电池寿命的燃料电池系统停机方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种燃料电池系统停机方法，包括以下步骤：

S1)DCDC控制器设定燃料电池电堆输出电流为怠速点电流；

S2)氢气子系统和空气子系统同时进行怠速吹扫，并在吹扫结束后关闭空气子系统；

S3)燃料电池电堆继续发电至单片电压降低至设定阈值；

S4)关闭DCDC控制器，关闭氢气子系统，燃料电池系统停机。

进一步地，当空气子系统关闭时，所述的氢气子系统继续供应氢气，防止出现燃料电池电堆反极造成的燃料电池损伤，所述的DCDC控制器继续工作，所述的燃料电池电堆利用空气子系统中残留的氧气和氢气子系统供应的氢气继续发电，由于空气停止供应，燃料电池反应物匮乏，燃料电池电堆从怠速电压快速下降，直至空气子系统中的氧气被消耗完全，燃料电池单片电压降低至设定阈值，燃料电池的单片电压由怠速电压逐渐降低至约为零，整个停机过程不会出现高电位的状态。