[发明专利]根据HFR测量值的燃料电池湿度在线系统确认和控制

权利要求书

1.一种燃料电池系统，包括：

燃料电池堆，其包括多个燃料电池；

高频电阻测量装置，其与所述燃料电池堆电连通，该高频电阻测量装置适于测量所述燃料电池堆的高频电阻，该高频电阻适合于计算d(高频电阻)/d(相对湿度)比率；

湿度调节器，其与所述燃料电池堆流体连通并适于将所述燃料电池堆的相对湿度调节到所希望的范围内；和

控制器，其与所述高频电阻测量装置和所述湿度调节器电连通，所述控制器适于响应于所述d(高频电阻)/d(相对湿度)比率而控制所述湿度调节器。

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述高频电阻测量装置适于在所述燃料电池堆的至少一个电解质膜上测量高频电阻。

3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述高频电阻测量装置适于在所述燃料电池堆的至少一部分上测量高频电阻。

4.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述湿度调节器是适于调节所述燃料电池堆的温度的热控单元。

5.根据权利要求4所述的燃料电池系统，其中，所述热控单元与供应到所述燃料电池堆的冷却剂流进行热交换，所述燃料电池堆的温度通过所述冷却剂流调节。

6.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述湿度调节器是与反应物源和所述燃料电池堆流体连通的水汽传送装置，所述水汽传送装置适于调节供应到所述燃料电池堆的反应物流的相对湿度。

7.一种在线确认燃料电池堆湿度水平的方法，所述方法包括以下步骤：

提供具有多个燃料电池的燃料电池堆；

提供与所述燃料电池堆电连通的高频电阻测量装置；

将反应物流供应到所述燃料电池堆；

在供应到所述燃料电池堆的所述反应物流中引入扰动，所述扰动适于提供所述燃料电池堆的相对湿度瞬时偏差；

测量所述燃料电池堆的高频电阻；

根据测量到的高频电阻和所述燃料电池堆的相对湿度瞬时偏差而计算d(高频电阻)/d(相对湿度)比率；和

将所述d(高频电阻)/d(相对湿度)比率关联到数学模型中，以确认所述燃料电池堆的相对湿度。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述反应物流是阴极供应流。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述扰动是所述反应物流的化学计量变化。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述扰动是所述反应物流的流速变化。

11.根据权利要求7所述的方法，其中，在将所述反应物流供应到所述燃料电池堆的步骤中所述扰动基本定期发生。

12.根据权利要求7所述的方法，其中，所述瞬时变化相对于所述燃料电池堆的稳态相对湿度小于20％。

13.根据权利要求7所述的方法，其中，所述瞬时变化提供的信噪比允许测量所述燃料电池堆的高频电阻。

14.根据权利要求7所述的方法，其中，当所述d(高频电阻)/d(相对湿度)比率在所希望的下限与所希望的上限之间时，指示为优化的燃料电池堆湿度。

15.根据权利要求7所述的方法，其中，当所述d(高频电阻)/d(相对湿度)比率小于所希望的下限时，指示为湿度不足的燃料电池堆。

16.根据权利要求7所述的方法，其中，当所述d(高频电阻)/d(相对湿度)比率大于所希望的上限时，指示为湿度过度的燃料电池堆。

17.一种控制燃料电池堆湿度水平的方法，所述方法包括以下步骤：

提供具有多个燃料电池的燃料电池堆；

提供与所述燃料电池堆电连通的高频电阻测量装置；

将反应物流供应到所述燃料电池堆；

在供应到所述燃料电池堆的所述反应物流中引入扰动，所述扰动适于提供所述燃料电池堆的相对湿度瞬时偏差；

测量所述燃料电池堆的高频电阻；

根据测量到的高频电阻和所述燃料电池堆的相对湿度瞬时偏差而计算d(高频电阻)/d(相对湿度)比率；和

响应于所述d(高频电阻)/d(相对湿度)比率而控制所述燃料电池堆的相对湿度，其中，所述燃料电池堆的相对湿度保持在所希望的范围内。