[发明专利]一种燃料电池系统停机吹扫方法、装置、设备及存储介质

说明书

本发明公开了一种燃料电池系统停机吹扫方法、装置、设备及存储介质，其中吹扫方法包括：第一阶段吹扫：燃料电池系统停机时，加载电流至第一预设电流进行运行，控制电堆温度大于预设温度，对电堆进行带载运行吹扫；当平均节电压或最小节电压小于第一预设电压时，减小运行电流；第二阶段吹扫：当实际电流降至第二预设电流时，保持电堆持续放电，快速停止阴极侧风量供应并静止一段时间；当最小节电压小于第二预设电压时，快速恢复阴极侧风量供应并加大风量，同时降低温度继续吹扫；当平均节电压或最小节电压小于第三预设电压时，停机结束。本发明可解决阳极侧多孔电极难以吹干等问题，提升燃料电池系统零度以下低温储存和低温无损启动性能。

技术领域

本发明涉及燃料电池系统技术领域，尤其涉及一种燃料电池系统停机吹扫方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

质子交换膜燃料电池在工作时，反应区存在气态水和液态水，低温冷启动过程(0℃以下的启动)中，由于电池温度低于水的冰点，故而上一次停机后电池内残留的水和电化学反应生成的水都存在结冰的可能。电池堆内水结冰后，会阻止反应气体传输，结冰形成的冰碴会在电池堆内产生应力，不仅损伤催化剂界面和多孔电极的基体材料，还会影响电池堆的流道，以及相应管道、密封结构等。

因此，在寒冷条件下，为保证电池堆和燃料电池系统在低温环境下的顺利、无损启动，则需将多孔电极内的水含量控制到合理的范围。一般关机运行时电流较小，氢气流量也较小，因此阳极侧多孔电极含水量难以吹干。阴极侧可以采用较大的风量，阴极侧多孔电极较容易吹干。所以阳极侧多孔电极的含水量控制是低温关机吹扫的重点。

目前大部分低温停机吹扫方法是通过采用小电流和大风量(计量比为3-10倍以上)运行，同时通过监测电堆内阻或最低电压进行判断电堆是否吹干，但是这种方法造成膜电极长期处于高电位，会极大的影响膜电极寿命。同时这种方法也很难将阳极吹干，当停机结束后，随着电堆温度的下降，阳极侧也会再次产生凝露，难以满足低温储存条件和影响低温启动。

为解决这一难题，部分专利采用相对较小的风量和较低的温度进行多级吹扫，同时监测电堆内阻等参数，使电堆的含水量降到满足低温储存的目标值，但这种方法由于吹扫温度低，吹扫风量小，需要吹扫很长时间才能将电池堆内的水蒸气/水排尽，导致停机时间较长影响客户使用的体验。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种燃料电池系统停机吹扫方法、装置、设备及存储介质，可以解决阳极侧多孔电极难以吹干的难题，同时可避免采用大风量吹扫导致的高电位问题，提升燃料电池系统零度以下低温储存和低温无损启动性能。还可以解决采用较低风量和温度进行多级吹扫导致关机吹扫时间过长的问题，缩短停机时间，提升客户使用体验感，同时降低系统关机吹扫的氢耗。

本发明采用的技术方案如下：

一种燃料电池系统停机吹扫方法，包括：

第一阶段吹扫：燃料电池系统停机时，加载电流至第一预设电流I₁进行运行，控制电堆温度大于预设温度T，对电堆进行带载运行吹扫；当平均节电压或最小节电压小于第一预设电压V₁时，减小运行电流至第二预设电流I₂；

第二阶段吹扫：当实际电流降至第二预设电流I₂时，保持电堆持续放电，快速停止阴极侧风量供应并静止一段时间，从而通过电化学拖曳作用使阳极侧剩余的水或水蒸气快速迁移到阴极侧；当最小节电压小于第二预设电压V₂时，快速恢复阴极侧风量供应并加大风量，同时降低温度继续吹扫；当平均节电压或最小节电压小于第三预设电压V₃时，停机结束。

进一步地，所述第一阶段吹扫包括以下步骤：