[发明专利]一种燃料电池全生命周期监控与评估系统

说明书

本发明提供一种燃料电池全生命周期监控与评估系统，在标准运行工况下，实时监测燃料电池堆输出电压，并与标准电压及1小时前的电压值分别进行比较，获得与标准电压的差值以及1小时的电压衰减值，通过模糊算法，获得燃料电池堆的性能指标。在非标准工况下，通过检测电池堆的氢气、氧气输入流量值以及当前运行温度，通过BP神经网络算法获得在当前工况下的参比电压值，并将所获得的参比电压作为模糊算法所需要的标准电压，从而获得在该实际工况条件下的电池堆性能指标。

技术领域

本发明涉及燃料电池监控技术领域，尤其涉及一种燃料电池全生命周期监控与评估系统。

背景技术

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的发电装置，燃料电池系统能量转换效率高，是非常理想的能源利用方式，商业化应用存在着广阔的发展前景，具有重要的研究意义。燃料电池按其电解质的不同，可分为五类，即质子交换膜燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池和固体氧化物燃料电池，其中固体氧化物燃料电池具有全固态结构、无需贵金属催化剂、能量转换效率高等优点，被认为是第三代燃料电池技术，具有广阔的市场前景。然而，固体氧化物燃料电池运行在高温状态下，一般高于600℃，对燃料电池的实时监控与性能评估及其重要。专利CN201120287461.3公布了一种U型中空纤维固体氧化物燃料电池的测试装置，实现U型中空纤维的性能检测。然而目前关于固体氧化物燃料电池的实时监控与性能评估的技术甚少。

发明内容

针对现有技术的不足，基于模糊算法与神经网络算法，本发明的目的是提供了一种燃料电池全生命周期监控与评估系统，能够在燃料电池堆全生命周期内实现关键参数的监控和评估，为燃料电池的稳定与可靠运行提供可靠的技术路线。

本发明提供一种燃料电池全生命周期监控与评估系统，包括燃料电池堆、电压采集模块、模糊算法控制器、输出显示模块、氧气储存装置、氧气减压阀、氧气流量电控流量计、温度传感器、氢气流量电控流量计、氢气减压阀、氢气储存装置、信号采集模块和BP神经网络控制器，所述燃料电池堆的输出正极与负极与电压采集模块的输入连接，电压采集模块的输出与模糊算法控制器的输入连接，模糊算法控制器的输出与输出显示模块输入连接；所述氢气储存装置的输出口与氢气减压阀的输入连接，氢气减压阀的输出与氢气流量电控流量计连接，氢气流量电控流量计的信号输出与信号采集模块输入连接，氢气流量电控流量计气体输出端口与燃料电池堆的阳极进气口连接；所述氧气储存装置的输出口与氧气减压阀的输入连接，氧气减压阀的输出与氧气流量电控流量计的输入连接，氧气流量电控流量计的信号输出与信号采集模块输入连接，氧气流量电控流量计气体输出端口与燃料电池堆的阴极进气口连接，所述信号采集模块的输入端口还与温度传感器连接，信号采集模块的输出与BP神经网络控制器的输入连接，所述BP神经网络控制器的输出与模糊算法控制器的输入连接。

进一步改进在于：所述燃料电池堆为固体氧化物燃料电池，由阴极、阳极、电解质、连接体、电极板构成，阳极通入氢气，阴极通入氧气，在运行温度为600度左右将存储在氢气中的化学能高效的转化为电能，排放物为水。

进一步改进在于：所述模糊算法控制器根据输入参数，经过模糊推理获得燃料电池堆性能等级，可由高性能单片机硬件实现。

所述输出显示模块由LED显示器构成，用于显示燃料电池性能等级。所述氧气储存装置为高压储存罐，压力和容量可根据的实际的应用系统设计。

所述氧气减压阀用于减小氧气输出的压力，从而给燃料电池堆进口提供合适的氧气压力输入。

所述氧气流量电控流量计用于精确控制氧气流量。

所述温度传感器由热电偶构成，用于检测燃料电池堆的运行温度。

所述氢气流量电控流量计用于精确控制氢气流量。

所述氢气减压阀用于减小氢气输出的压力，从而给燃料电池堆进口提供合适的氢气压力输入。