[发明专利]一种质子交换膜燃料电池阳极气体净化控制方法

权利要求书

1.一种质子交换膜燃料电池阳极气体净化控制方法，其特征在于：首先，构建带有两个水汽分离器和一个氢气循环泵的质子交换膜燃料池的阳极水管理结构，再利用阳极氮气浓度观测器控制阳极水管理结构进行工作实现阳极气体净化；

所述的阳极水管理结构包含位于燃料电池电堆入口的第一水汽分离器(1)、位于燃料电池电堆出口的第二水汽分离器(2)、氢气循环泵、氢气供给阀、压力调节阀和净化阀；氢气供给阀的入口连接氢气源，氢气供给阀的出口经压力调节阀连接到第一水汽分离器(1)的入口，第一水汽分离器(1)的出口连接到燃料电池电堆阳极入口，燃料电池电堆阳极出口连接到第二水汽分离器(2)的入口，第二水汽分离器(2)的出口经净化阀排出；第一水汽分离器(1)和第二水汽分离器(2)之间连接有氢气循环泵，第二水汽分离器(2)的出口和净化阀之间管道引出连接到氢气循环泵的入口，第一水汽分离器(1)入口和压力调节阀之间管道引出连接到氢气循环泵的出口；通过氢气循环泵驱动带出燃料电池电堆产生的气体并循环回入到燃料电池电堆中，经由第二水汽分离器(2)除去从燃料电池电堆出来的气体中的液态水，且经由第一水汽分离器(1)处进一步除去将进入燃料电池电堆的气体中析出的液态水；

方法利用阳极氮气浓度观测器处理得到氮气浓度观测值，并且利用净化持续过程模型得到净化持续时间，当氮气浓度观测值达到氮气浓度阈值，开启净化阀，排出氮气；经历净化持续时间后关闭净化阀，进入下一个周期；

所述的质子交换膜燃料电池的单片电池均连接有单片电压采集板，净化阀连接到净化控制器；

方法是首先根据电堆在不同电流下的参数需求确定电堆的阳极工作气压和该电流下氮气跨膜穿透速率，且按照电堆的阳极工作气压，建立净化持续过程模型确定净化持续时间t；

按照氮气跨膜穿透速率建立阳极氮气浓度观测器，阳极氮气浓度观测器采用电堆电压模型计算的单片电压衰减估计值与单片电压采集板采集到的平均单片电池电压衰减做差，作为观测器的观测误差反馈，以观测器的输出作为氮气浓度观测值；

当氮气浓度观测值达到预设氮气浓度阈值，则通过净化控制器让净化阀开启并保持净化持续时间t后关闭。