[发明专利]电堆加湿方法、装置及电子设备

说明书

本发明提供了一种电堆加湿方法、装置及电子设备，包括：控制目标电堆运行，并基于目标电堆运行期间的运行参数，计算目标电堆的阴极需加湿水量和阳极需加湿水量；确定目标电堆中质子交换膜的膜反渗透量；根据阴极需加湿水量、阳极需加湿水量和膜反渗透量，分别计算目标电堆的阴极进气湿度和阳极进气湿度；基于阴极进气湿度和阳极进气湿度对目标电堆进行加湿。本发明可以更加合理地对电堆进行加湿。

技术领域

本发明涉及电堆技术领域，尤其是涉及一种电堆加湿方法、装置及电子设备。

背景技术

在燃料电池运行过程中，电堆内的水含量直接影响到电堆的性能，电堆内加湿水含量较低时，质子交换膜处于干燥状态，质子传导能力下降，但当加湿水含量较高时，会造成电池水淹的情况，所以合适的加湿水含量有助于使电堆在最佳的湿度状态下工作，可以在一定程度上增加电堆的使用寿命。相关技术提供的电堆加湿方法中，在给运行状态下电堆进行加湿时，遵循着放电电流越大，反应产生的水越多，反渗透水量越大，气体加湿量越低的原则，根据膜电极测试过程中膜电极对湿度的敏感性来确定电堆运行状态下的湿度，或者对电堆进行每个电流密度下的敏感性测试，最终得到电堆在不同电密下合适的湿度范围。然而该种方式具有一定盲目性，而且需要设计大量的试验进行电堆性能的对比，较为费时费力。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电堆加湿方法、装置及电子设备，可以更加合理地对电堆进行加湿。

第一方面，本发明实施例提供了一种电堆加湿方法，包括：控制目标电堆运行，并基于所述目标电堆运行期间的运行参数，计算所述目标电堆的阴极需加湿水量和阳极需加湿水量；确定所述目标电堆中质子交换膜的膜反渗透量；根据所述阴极需加湿水量、所述阳极需加湿水量和所述膜反渗透量，分别计算所述目标电堆的阴极进气湿度和阳极进气湿度；基于所述阴极进气湿度和所述阳极进气湿度对所述目标电堆进行加湿。

在一种实施方式中，所述基于所述目标电堆运行期间的运行参数，计算所述目标电堆的阴极需加湿水量和阳极需加湿水量的步骤，包括：在所述目标电堆中质子交换膜处于饱和状态的条件下，基于所述目标电堆运行期间的运行参数，按照以下公式计算所述目标电堆的阴极需加湿水量：其中，所述运行参数包括所述目标电堆的运行电流、阴极供气压力、单电池数量；m_H2OinAirin为所述阴极需加湿水量，为阴极处氧气的化学计量比，为氧气占空气的体积比，M_H2O为水的摩尔质量，F为阿佛加德罗常数，p_vs,T为所述目标电堆运行温度下的饱和蒸气压，p_ca为所述阴极供气压力，I为所述运行电流，n_cell为所述单电池数量。

在一种实施方式中，所述基于所述目标电堆运行期间的运行参数，计算所述目标电堆的阴极需加湿水量和阳极需加湿水量的步骤，还包括：在所述目标电堆中质子交换膜处于饱和状态的条件下，基于所述目标电堆运行期间的运行参数，按照以下公式确定阳极加湿量与阳极相对湿度的关系：

其中，所述运行参数还包括所述目标电堆的阳极供气压力；m_H2OinH2in为所述阳极需加湿水量，S_H2为阳极处氧气的化学计量比，p_an为所述阳极供气压力，为阳极的进气湿度。

在一种实施方式中，所述确定所述目标电堆中质子交换膜的膜反渗透量的步骤，包括：在所述目标电堆中质子交换膜处于饱和状态的条件下，按照以下公式计算所述质子交换膜的膜反渗透量：其中，m_H2O-RO为所述膜反渗透量，ξ_D为电迁移系数，β常数。