[实用新型]具有湿度传感器的燃料电池系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及燃料电池系统领域。

背景技术

燃料电池是一种在存在电解质的情况下燃料和氧化物发生反应而产生电的电化学转换装置。单燃料电池可包括膜电极组件和两块流场板。可将多个单电池合并为燃料电池堆，以产生期望的电功率水平。

燃料电池可包括被聚合物膜电解质分隔的阳极和阴极这两个电极。可以用薄铂催化剂层涂覆每个电极的一侧。电极、催化剂和膜一起形成了膜电极组件。

可以通过形成在流场板中的通道将气体(氢气和空气)供应到膜每侧上的电极。氢气通过通道流至阳极。在膜的另一侧，空气通过通道流至阴极。

在阳极存在铂催化剂的情况下，氢气分离成自由电子和质子(正氢离子)。自由电子以可用电流的形式通过外部电路传导。质子通过膜电解质迁移到阴极。来自空气的氧、来自外部电路的电子以及质子在阴极结合而形成水和热。

实用新型内容

一种燃料电池系统可具有至少一个包括设置在基底上的一对电极的传感器。传感器可构造为产生输出信号，所述输出信号具有与传感器附近的相对湿度成比例的量级，以及如果在传感器上有液态水则具有与传感器上的液态水的量成比例的量级。

输出信号的量级可基于电极之间的电位差。

电极可以交叉。

一对电极中的一个电极可由金组成，一对电极中的另一电极可由铜组成。

基底可由FR4-层压板组成。

一种燃料电池系统可包括：燃料电池堆；空气供应线，与燃料电池堆流体连通；燃料供应线，与燃料电池堆流体连通；传感器，设置在供应线和燃料电池堆的一个中。传感器可包括设置在基底上的一对电极，并且构造为产生输出信号，输出信号具有(i)与传感器附近的相对湿度成比例的量级，以及(ii)如果在传感器上有液态水则具有与传感器上的液态水的量成比例的量级。

一种燃料电池系统，包括至少一个具有设置在基底上的一对电极的传感器，所述至少一个传感器构造为基于电极之间的电位差产生具有与传感器上的液态水的量成比例的量级的输出信号。

基底可以由poly-oxydiphenylene-pyromellitimide(聚-氧二苯撑-均苯四酰亚胺)组成。

本实用新型的一个或多个方案可有效地避免燃料电池系统干燥不足和/或干燥过度。

尽管示出并公开了根据本发明的示例实施例，但不应将该公开解释为限制本发明。在不脱离本发明的范围的情况下，预期可以做出各种修饰和改变。

附图说明

图1是燃料电池系统的实施例的框图。

图2是图1的传感器的实施例的示意图。

图3是示出与两种不同的传感器构造相关的样品试验结果的柱状图。

图4是示出在将图1中的燃料电池系统关闭前先对其进行干燥的方案的流程图。

具体实施方式

现在参照图1，燃料电池系统10的实施例可包括燃料电池堆12、燃料箱16和空气/氧气源(例如，环境空气)14。该系统10还可包括空气管道18和燃料管道20。管道18和20分别将燃料(例如，氢气)和空气引导至燃料电池堆12来消耗。如现有技术已知的，可以将增湿器和吹风机等布置在空气管道18中或沿空气管道18布置。与之相似地，如现有技术已知的，可以将泵等布置在燃料管道20中或沿燃料管道20布置。

在图1的实施例中，燃料电池系统10包括在汽车中。在其他实施例中，燃料电池系统10可以是一个独立单元(stand alone unit)。其他构造也是可以的。

燃料电池系统10还可包括传感器22和与传感器22连通的控制器24。如下所解释的，可将传感器22构造为检测传感器22上的液态水的量；还可将传感器22构造为检测传感器22附近的相对湿度。

在图1的实施例中，传感器22设置在空气管道18中。当然，也可以在整个燃料电池系统10中布置多个传感器22。例如，可以将(在下面详细描述的不同构造的)传感器22设置在燃料电池堆12中，设置在燃料管道20中等。

存在于燃料电池系统10中的水蒸气和/或液态水在燃料电池系统10关闭时会结冰(在寒冷的环境中)并阻碍后续的使用。如在现有技术中已知的，可以在关闭之前采用操作方案(例如用干燥空气来清洗)来降低/减少该水蒸气和/或液态水。