[发明专利]控制燃料电池的停止模式的方法和系统

说明书

本发明涉及一种控制燃料电池的停止模式的方法和系统。特别地，本发明提供一种用于控制燃料电池的停止模式的方法和系统，其特征在于，计算燃料电池的劣化程度，根据计算的劣化程度确定停止电压，并且控制燃料电池的输出电压为所确定的停止电压。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池的停止模式的控制方法和系统，该方法和系统能够通过根据燃料电池的劣化程度改变燃料电池的停止模式下的停止电压来提高耐久性和可操作性。

背景技术

以上作为本发明的现有技术提供的描述仅用于帮助理解本发明的背景，而不应被解释为包括在本领域技术人员已知的现有技术中。

燃料电池是一种装置，该装置通过燃料电池堆中的电化学反应将来自燃料的化学能转换为电能，而不用通过燃烧燃料将化学能转化为热量，这种装置不仅可以用于为工业、家庭和车辆供电，而且用于为小型电气/电子产品，特别是移动装置供电。

当燃料电池停止或所需电力为预定值或更小时，需要停止向燃料电池供应反应气体，但燃料电池通过反应层中残留的气体的反应来输出电力，因此燃料电池的电极暴露于高电位。

然而，当电极，特别是阴极处的铂(Pt)催化剂暴露于接近OCV(开路电压)的高电位时，催化剂通过与供应的空气中的氧或潮湿空气中的水分反应而被氧化。氧化后的催化剂在燃料电池中不反应，所以燃料电池的性能劣化，并且当燃料电池以这种情况下的电流工作时，导致燃料电池的输出下降，从而造成系统效率降低。

针对这个问题，在本领域中已经公开了设置上限电压低于OCV，并且在停止模式下将燃料电池控制在上限电压之下以防止高电位下的电极性能降低的技术。

然而，设置上限电压不足以补偿劣化，并且劣化造成催化剂分离，这导致性能的永久劣化。

前述内容只是为了帮助理解本发明的背景，并不意味着本发明落入本领域技术人员已知的现有技术的范围内。

发明内容

本发明已致力于解决这些问题，并且本发明的目的是提供一种用于控制燃料电池以保持基于电极的劣化程度确定的停止电压的方法和系统。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种控制燃料电池的停止模式的方法，该方法包括：计算燃料电池的劣化程度；根据计算的劣化程度确定燃料电池的停止电压；确定燃料电池是否已经进入停止模式；并且当确定燃料电池已经进入停止模式时，控制燃料电池的输出电压，为确定的停止电压。

在计算劣化程度时，可以使用燃料电池的阴极催化剂的氧化程度来计算燃料电池的劣化程度。

在计算劣化程度时，燃料电池的阴极催化剂的氧化程度可以更新并存储在非易失性存储器中。

在确定劣化程度时，可以从以下等式估计阴极催化剂的氧化程度：

θ_PtOx：阴极铂催化剂的氧化程度(0～1)

η_PtOx：阴极处的电位差

k_PtOx：PtOx形成的反应速率

α′_α、α′_c：PtOx形成的阳极和阴极转移系数

U_PtOx：PtOx平衡电位

PtOx：铂催化剂氧化物

φ_C：燃料电池的电池的测定电压(多个电池的平均)

φ_ion：电解质膜的电位损失

U_PtOx：平衡电压

F：法拉第常数