[发明专利]阳极泄露检测方式

说明书

技术领域

本发明的实施例总体上涉及一种在基于燃料电池的车辆中使用的阳极泄 露检测方式。

背景技术

氢是宇宙中最丰富的元素，占分子的90％以上，占质量的75％以上。由于 氢的分子小并且氢具有高浮性，因此在地球上不存在自由形式的氢。作为燃 料，氢的独特之处在于无嗅、无色、无味，并且在阳光下燃烧时不可见。

已知多个燃料电池结合在一起以形成燃料电池堆。氢通常在燃料电池堆 的阳极侧被提供给燃料电池堆。空气通常在燃料电池堆的阴极侧被提供给燃 料电池堆。响应于将氢和氧电化学转换为水，这样的电池堆通常提供电流。 由燃料电池堆产生的电流用于驱动车辆中的各种装置以及车辆本身。

根据氢的上述特性以及氢作为基于燃料电池的车辆的燃料源使用或其他 实施，在燃料电池堆的阳极侧检测氢泄露方面增加投入正获得制造商越来越 多的关注。

发明内容

提供一种用于检测燃料电池堆中的阳极流的阳极泄露的系统和方法。所 述系统包括：控制器，存储至少一个第一预定控制值，所述第一预定控制值 对应于第一预选压力水平。控制器产生至少一个第一操作控制值。控制器使 用所述至少一个第一操作控制值来控制压力调节器装置调节阳极流的压力， 以达到第一预选压力水平。控制器对所述至少一个第一操作控制值与所述至 少一个第一预定控制值进行比较。控制器基于所述至少一个第一操作控制值 与所述至少一个第一预定控制值的比较，确定阳极流的阳极泄露的存在。

附图说明

图1示出根据本发明的一个实施例的示例性燃料电池堆系统；

图2示出建立根据第一水平阳极泄露检测和第二水平阳极泄露检测使用 的第一预定脉宽调制值和第二预定脉宽调制值的框图；

图3示出用于执行第一水平阳极泄露检测的框图；

图4示出用于执行第二水平阳极泄露检测的框图；

图5是示出当图1的燃料电池堆系统经历一个或多个泄露时控制信号的 状态的曲线图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的一个实施例的示例性燃料电池堆再循环系统100。 系统100可被实现在基于燃料电池的车辆中或基于燃料电池的混合动力车辆 中，或者可被实现在使用由氢燃料电池产生的电流以驱动各种装置的任何其 他设备中。

包含空气的第一流体流(或阴极流)被提供给空气流量传感器(MAF)102。 通过MAF传感器102的空气是大气。MAF传感器102测量在流体流中的空气 的流量。空气压缩机104压缩空气流，并将空气流输送到燃料电池堆106。 燃料电池堆106包括用于接收空气流的第一入口107。可将湿度调节器(未 示出)添加到系统100，以将水蒸气添加到空气流中。如果空气包含高含量 的水分，则可需要湿度传感器(未示出)来测量潮湿的空气。需要水来确保 燃料电池堆106中的膜(未示出)保持湿润，以为燃料电池堆106的最佳操 作作准备。

容器(或供给)108提供以氢的形式的供给燃料流(或阳极流)。供给阳 极流包含压缩的氢。尽管在系统100中可使用压缩的氢，但是可在系统100 中实现任何氢燃料源。例如，液体氢、以各种化学制品存储的氢(例如，硼 氢化钠或铝氢化物)或者以金属氢化物存储的氢可用于代替压缩的气体。

容器阀110控制供给氢的流动。压力调节器装置112调节供给氢的流动。 压力调节器装置112可包括用于控制流体的压力或流量的任何类型的装置。 例如，压力调节器装置112可被实现为压力调节器或被实现为可变或多级喷 射器。压力调节器装置112被构造为将供给阳极流(例如，从容器108接收 的氢)和未使用的阳极流(例如，从燃料电池堆106再循环的氢)结合，以 产生输入阳极流(或堆氢(stack hydrogen))。可设置湿度调节器(未示出)， 以将水蒸气添加到输入阳极流中。可需要输入阳极流中的湿润的水蒸气来确 保燃料电池堆106中的膜保持湿润，以为燃料电池堆106的最佳操作作准备。

压力调节器装置112控制输入阳极流到燃料电池堆106的流动。燃料电 池堆106包括适于从压力调节器装置112接收输入阳极流的第二入口109。 燃料电池堆106响应于对来自输入阳极流的氢和来自第一流体流中的空气的 氧的电化学转换，产生堆电流(stack current)。