[发明专利]一种燃料电池系统的启动方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于无法提供完全启动条件环境下的燃料电池系统的启动方法。

背景技术

燃料电池是一种将燃料与氧化剂中的化学能通过电极上的电催化反应直接转化为电能的发电装置。它不受卡诺循环的限制，可以高效地将化学能转化为电能。质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有可快速启动、无电解液流失、水易排出、寿命长、比功率与比能量高等突出优点，特别适合作为移动动力源，现已广泛应用于电动公交车、电站、船舶和航空等多个领域。

燃料电池系统在外场进行实验的过程中，存在无法提供启动条件的状况，比如启动过程中需要外部供电，而外场实验无法提供外部供电。虽然可以手动给燃料电池提供启动电源，但是整个过程比较繁琐，拆装设备需要一定的时间，而且由于是人为操作，可能存在误操作，同时也存在安全隐患。本启动方法可以有效的解决以上问题，而且简单实用。

相关专利

专利燃料电池系统和燃料电池启动方法（公开号CN100514733C）所设计的燃料电池启动方法需要提供具有最佳浓度的燃料来操作燃料电池并降低启动燃料电池所需要的时间，这种方法虽然能够达到启动燃料电池的目的，但是使用范围局限，只能在有条件的环境下才可以完成，如果缺乏启动条件，例如无法提供最佳浓度的燃料则无法启动燃料电池系统。

发明内容

与之前相关专利不同，本发明的目的是提供一种适合外场启动燃料电池系统的方法。本发明的技术方案是：

本发明涉及一种燃料电池系统及其采用的启动方法，用以解决燃料电池在外场缺乏启动条件下正常启动，使得系统正常运行，是一种无需外部供电便可启动燃料电池系统的控制方法。燃料电池在启动时，由于空气由鼓风机提供，鼓风机的供电电压通常高于燃料电池电压，而且需要稳定的电压输出，然而燃料电池电压随功率增加而下降，因此使用DC/DC作为鼓风机的供电方式。然而系统刚启动时，由于空腔没有持续空气供给，使得燃料电池没有输出电压，因此DC/DC无法正常工作。此时可以在燃料电池空气入口加装一个使用内部供电的小风机，为电池提供空气，当燃料电池电压达到DC/DC启动电压，DC/DC启动，从而带动鼓风机工作，当系统正常启动后，切断小风机，系统正常运行。

本发明具有如下优点：

1本发明可以免去人工启动过程，提高启动效率，节省时间；

2本发明使用的小风机无需外部供电，仅依靠控制电源供电；

3本发明使用的小风机反应速度快，风量大，压力大，功耗低；

4本发明启动时噪音低，反应温和，启动和运行过程均可控。

附图说明

本发明有附图一幅，为本发明的一个实施例所采用的燃料电池系统概要示意图。

附图中，小风机为系统启动时工作的风机，鼓风机为系统启动完成后正常运行的风机。启动小风机根据控制电源的电压以及电池启动所需的最小压力，流量选取。A为电流传感器，V为电压传感器。

具体实施方式

下面结合附图给出的实施例对本发明作进一步说明。

系统包括总控制模块、燃料电池模块、DC/DC模块、冷却模块、数据采集模块。各模块通过导线连接，总控制模块通过232总线和任务计算机连接；燃料电池模块的燃料电池输出母线经电压和电流传感器后分两路输出，一路与为风机供电的DC/DC相连，另一路与输出负载端相连接。

总控制模块包括控制器ECU、数据采集模块、电磁阀、继电器。ECU和数据采集模块通过导线连接，电磁阀和ECU通过导线连接，ECU与继电器通过导线连接，继电器与冷却模块通过导线连接。控制模块控制包括对燃料电池模块的启动运行关闭进行控制，控制继电器的开合和对系统各电压电流及其他参数（如压力、温度）进行数据采样。

本实施例内部所用的供电电压为DC24V，选择的鼓风机，其供电电压范围为DC292～3701V。DC/DC的输入电压为DC130～50V，输出电压为DC310V。根据控制电压，本例选择的小风机供电电压为DC24V，流量3m³/h，压力20kpa，功率300W。当系统启动时，小风机开始工作，此时燃料电池产生电量。当燃料电池的电压达到DC/DC输入电压范围后，DC/DC开始工作，为鼓风机供电。此时鼓风机为燃料电池提供空气。当系统启动成功后切断小风机，系统正常运行。由于小风机有很好的密闭性，所以当系统由鼓风机独立提供空气时，不会有气体从小风机处泄露，保证了气体的供应。

系统经过实际测试应用表明，启动方法快速可行，能够在短时间为燃料电池启动提供条件，满足系统运行要求。