[发明专利]一种燃料电池吹扫方法及系统

说明书

本发明公开了一种燃料电池吹扫方法及系统，涉及燃料电池技术领域，方法包括区分供氢系统和供空系统，设定吹扫截止位并开始吹扫；分别实时监测电堆阴极和电堆阳极吹扫过程中所需参数是否达到截止位；如果所需参数达到截止位，则停止吹扫，并获取电堆阴极和电堆阳极的吹扫时长，否则继续吹扫。系统包括电堆、供氢系统、供空系统、电压和阻抗监控模块以及循环冷却系统，供氢系统为电堆阳极供氢，供空系统为电堆阴极供空气，供空系统设有供空装置、第一支路和第二支路，供氢系统设有引射循环系统。本发明将阴阳极进行区分吹扫，不仅满足阴极不过吹，同时保证阳极零部件无液态水残留，达到既能维持电堆性能，同时又不影响系统的无辅热冷启动功能。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池吹扫方法及系统。

背景技术

在每次燃料电池系统停机前，需对燃料电池吹出其内部残留液态水，免得在下次低温环境下启动燃料电池系统，因内部水在流道或气体扩散层结冰，导致在低温启动时阻塞气体到达催化层参与电化学反应，无法产电。现有技术中采用的方式均为阴阳极同时吹扫，由于燃料电池在阴极及阳极分别通入空气和氢气而形成不同的产水量，因此容易发生阴极过吹的现象。因为，吹扫结束时膜电极（MEA）的干湿状态对低温启动性能至关重要，吹扫过干会导致质子交换膜中的水含量过低，启动过程的质子传输受阻，影响电池性能，并且吹扫过干还会导致质子交换膜脱水，加速其机械衰减，而吹扫不彻底会因液态水结冰而破坏MEA结构。因此，一个适宜的吹扫策略对于提升电堆低温启动性能至关重要。

对于低温存储前的吹扫而言，需根据实际条件，在保证膜内水含量值处于合理区间内的同时还需将系统功耗控制在最低水平。因此，亟需设计一种能够解决上述技术问题的吹扫方法及系统。

发明内容

本发明针对现有技术存在的阴极过吹的问题，提供了一种燃料电池吹扫方法及系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种燃料电池吹扫方法，包括以下步骤：

步骤1：区分供氢系统和供空系统，供氢系统为电堆阳极供氢，供空系统为电堆阴极供空气，设定电堆阴极吹扫过程所需参数的截止位和电堆阳极吹扫过程所需参数的截止位，并在初始时，同时对所述电堆阴极和所述电堆阳极进行吹扫；

步骤2：实时监测所述电堆阴极和所述电堆阳极吹扫过程中对应的所需参数是否达到截止位；其中，所述电堆阳极所需参数至少包括氢路压差值和尾排氢气浓度值，符合所述电堆阳极吹扫到截止位的判断原则为符合氢路压差值降低至预设值和尾排氢气浓度值上升至预设值中的任意一个条件；

步骤3：如果所需参数达到截止位，则停止吹扫，并获取所述电堆阴极和所述电堆阳极的吹扫时长；如果未达到截止位，则继续吹扫。

基于上述技术方案，更进一步地，所述电堆阴极所需参数至少包括电堆阴极入口的湿度值、电堆的高频阻抗值和电堆的电压值，符合所述电堆阴极吹扫截止位的判断原则为符合电堆阴极入口的湿度值降低至预设值、电堆的高频阻抗值上升至预设值和电堆的电压值降低至预设值中的任意一个条件。其中，截止位即为预设值。

基于上述技术方案，更进一步地，电堆阴极入口的湿度值、电堆的高频阻抗值和电堆的电压值都用于表征燃料电池的供空系统吹扫程度，且随着吹扫时长，湿度值降低，高频阻抗值升高，电压值降低。

基于上述技术方案，更进一步地，氢路压差值和尾排氢气浓度值都用于表征燃料电池所述电堆阳极和供氢系统的吹扫程度，随着吹扫时长，氢路压差值降低并趋于稳定，尾排氢气浓度值升高并趋于稳定。