[发明专利]PEM燃料电池系统中的低阳极氢分压的诊断和补救

权利要求书

1.一种防止燃料电池系统中的燃料电池堆在不足量的阳极反应物的情况下操作的方法，所述方法包括：

确定燃料电池堆中的燃料电池的最小电池电压、燃料电池堆中的燃料电池的平均电池电压和燃料电池堆的电流密度；

确定燃料电池系统中的阳极子系统的阳极压力；

估计阳极子系统中的氢摩尔分数和/或氮摩尔分数;

确定是否存在最小电池电压响应于阳极子系统中的阳极压力的变化相对于平均电池电压和电流密度而减少；以及

通过增加阳极压力和/或通过减少阳极子系统中的氮摩尔分数来校正最小电池电压响应于阳极压力的变化而减少。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，校正最小电池电压响应于阳极压力的变化而减少包括：对于燃料电池堆的电流密度而言，最小电池电压减少为比平均电池电压低大约200 mV。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，校正最小电池电压响应于阳极压力的变化而减少包括：阳极压力变化2 kPa或更多。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，通过升高阳极压力来校正最小电池电压响应于阳极压力的变化而减少包括：将阳极压力增加15 kPa。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，校正最小电池电压响应于阳极压力的变化而减少包括：通过放气阳极子系统来减少阳极子系统中的氮摩尔分数。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：确定在燃料电池系统的预定操作时间期间校正最小电池电压响应于阳极压力的变化而减少的发生次数。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，确定在预定操作时间期间校正最小电池电压响应于阳极压力的变化而减少的发生次数是否达到预定阈值。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括：如果校正最小电池电压响应于阳极压力的变化而减少的发生次数达到预定阈值，那么改变燃料电池系统的阳极操作设定点。

9.一种防止燃料电池系统中的燃料电池堆在不足量的阳极反应物的情况下操作的方法，所述方法包括：

确定燃料电池堆中的燃料电池的最小电池电压、燃料电池堆中的燃料电池的平均电池电压和燃料电池堆电流密度；

确定燃料电池系统中的阳极子系统的阳极压力；

估计阳极子系统中的氢摩尔分数和/或氮摩尔分数;

确定是否存在最小电池电压响应于阳极压力或阳极子系统中的氢浓度的变化相对于平均电池电压和电流密度而减少；

通过增加阳极压力和/或减少阳极子系统中的氮摩尔分数来校正最小电池电压响应于阳极压力或氢浓度的变化而减少；

确定在燃料电池系统的预定操作时间内最小电池电压响应于阳极压力或氢浓度的变化而减少的发生次数是否达到预定阈值；以及

如果最小电池电压响应于阳极压力或氢浓度的变化而减少的发生次数达到预定阈值，那么通过增加阳极压力设定点和/或减少阳极子系统中的氮摩尔分数设定点而改变燃料电池系统的阳极操作设定点。

10.一种防止燃料电池系统中的燃料电池堆在不足量的阳极反应物的情况下操作的系统，所述系统包括：

用于将氢提供给燃料电池堆的氢源；

阳极放气阀，用于排放阳极废气，所述阳极废气包括来自于燃料电池堆阳极侧的氮；

电池电压监测装置，用于监测最小电池电压、平均电池电压和燃料电池堆电流密度；

阳极子系统压力传感器，用于测量阳极子系统中的压力；和

配置成控制阳极子系统的控制器，所述控制器估计阳极子系统中的氢摩尔分数和/或氮摩尔分数，确定平均电池电压和电流密度，且确定是否存在最小电池电压响应于阳极压力或氢浓度的变化而减少，所述控制器通过从氢源提供附加的氢以增加阳极压力和/或通过借助于打开放气阀以从燃料电池堆排放氮而减少阳极子系统中的氮摩尔分数来校正最小电池电压响应于阳极压力或氢浓度的变化而减少。