[发明专利]质子交换膜燃料电池堆备用发电机的运行管理

权利要求书

1.一种质子交换膜燃料电池堆备用发电机（1），包括：

燃料电池堆（2），由多个串联电连接的堆叠的质子交换膜燃料电池（3）形成，用于将电能供应至电力负载；

电池电压监测器（4），用于测量通过每个燃料电池（3）供应的电压；

电能管理和调节单元（5），连接在所述燃料电池堆（2）和所述电力负载之间；

鼓风机（6），用于供应在所述燃料电池（3）中发生的化学反应所需的空气量；

氢气再循环器（7），用于使所述燃料电池堆（2）的出口和入口之间的氢气再循环；

氢气净化设备（8），配置为用于在较低流速下执行氢气的初级净化和在较高流速下执行氢气的次级净化；以及

控制器（11），连接至所述电池电压监测器（4）、所述电能管理和调节单元（5）、所述鼓风机（6）、所述氢气再循环器（7）以及所述氢气净化设备（8），且所述控制器（11）配置为用于差别管理所述发电机（1）在启动、停机和正常运行期间的运行，

所述发电机的特征在于，所述控制器（11）还配置为用于通过执行以下操作来管理所述发电机（1）的启动：

控制所述净化设备（8），以执行氢气的连续初级净化；以及

控制所述净化设备（8），以基于工作循环执行氢气的循环次级净化，其中，净化时间从给定初始值开始，并在每个工作循环增加给定量，直到所述以下条件之一被验证为止：

●所述燃料电池（3）的所述电压低于给定的最小容许电压；

●所述燃料电池（3）的电压相对于参考值改变了比给定的最大容许变化大的量；

●在比最大容许时间长的时间内，所述燃料电池堆（2）的电压相对于所述参考值改变了比所述给定的最大容许变化大的量；

●从所述发电机（1）打开起，已经过去了比所述最大容许时间长的时间。

2.根据权利要求1所述的发电机，其中所述控制器（11）还配置为用于：

获得通过所述电池电压监测器（4）和所述电能管理和调节单元（5）供应的电压和电流的测量结果；

基于所获得的测量结果和管理逻辑，为所述电能管理和调节单元（5）、所述鼓风机（6）和所述氢气再循环器（7）确定执行目标；以及

控制所述电能管理和调节单元（5）、所述鼓风机（6）、所述氢气再循环器（7）和所述净化设备（8），以实现给定的所述执行目标。

3.根据权利要求1或2所述的发电机，其中所述控制器（11）还配置为用于通过执行以下操作来管理所述发电机（1）的停机：

等待所述燃料电池堆（2）冷却直到达到设定温度为止；

在冷却结束后，开动所述鼓风机（6），以去除在冷却期间凝结的水；以及

控制所述净化设备（8），以提供氢气的连续初级净化。

4.根据前述权利要求中任一项所述的发电机，其中所述控制器（11）还配置为用于通过执行以下操作来管理所述发电机（1）的正常运行：

控制所述电能管理和调节单元（5），使得基于所述电力负载所需的电力，从所述燃料电池堆（2）中排出的所述电流以给定的增加率而上升，以固定在一个与所述电力负载所需的电力相应的电流值，且所述电流值不大于给定的最大电流。

5.根据权利要求4所述的发电机，其中所述控制器（11）还配置为用于通过执行以下操作来管理所述发电机（1）的正常运行：

检测所述以下条件之一被验证：

●所述燃料电池（3）的电压低于所述给定的最小容许电压；

●所述燃料电池（3）的电压相对于参考值改变了比所述最大容许变化大的量；

●在比最大容许时间长的时间内，所述燃料电池堆（2）的电压相对于所述参考值改变了比所述给定的最大容许变化大的量；以及

当前述条件之一被验证时，控制所述电能管理和调节单元（5），使得从所述燃料电池堆（2）中排出的所述电流以给定的减少率而下降，直到检测的所述条件停止为止。