[发明专利]控制燃料电池的氢气清除的方法和系统

权利要求书

1.一种通过估算氢气浓度控制燃料电池的氢气清除的方法，所述方法包括：

通过控制器计算氢气供应量；

通过控制器估算氢气消耗量；以及

当计算的氢气供应量和估算的氢气使用量之间的差值大于预定阈值时，通过控制器校正估算的氢气浓度，

其中，氢气浓度基于根据燃料电池中发生的交换的扩散方程来估算，

氢气消耗量的估算通过对在燃料电池中反应的氢气的量、氢气交换的量，以及通过氢气清除排出的氢气的量进行求和来进行，

在燃料电池中反应的氢气的量基于燃料电池产生的电流来估算，

氢气交换的量基于扩散方程来估算，

对估算的氢气浓度进行校正以校正根据交换的扩散方程的扩散系数，

交换是在燃料电池堆中通过膜从氢气电极到氧气电极或反之亦然的气体扩散。

2.根据权利要求1所述的通过估算氢气浓度控制燃料电池的氢气清除的方法，其中，氢气供应量的计算基于氢气储存系统的储存量来进行。

3.根据权利要求2所述的通过估算氢气浓度控制燃料电池的氢气清除的方法，其中，所述氢气储存系统中的储存量基于氢气罐中的压力和温度来估算。

4.根据权利要求2所述的通过估算氢气浓度控制燃料电池的氢气清除的方法，其中，在氢气储存量中预先建立的第一储存量和第二储存量之间时间段内分别进行氢气供应量的计算和氢气消耗量的估算，以计算氢气供应量并估算的氢气消耗量。

5.根据权利要求1所述的通过估算氢气浓度控制燃料电池的氢气清除的方法，其中，所述扩散方程使用以下公式：

以及

其中，所用的符号如下：氮气交换率；氢气交换率；P：压力，单位为kPa；R：气体常数，8.314；T：温度，单位为K；D：扩散系数；A：催化剂面积；以及δ：扩散距离。

6.根据权利要求1所述的通过估算氢气浓度控制燃料电池的氢气清除的方法，其中，基于氢气供应线路中的压力与外部压力之间的差值以及估算的氢气浓度来估算通过氢气清除所排出的氢气的量。

7.根据权利要求6所述的通过估算氢气浓度控制燃料电池的氢气清除的方法，其中，随着计算的氢气供应量和估算的氢气使用量之间的差值增大，校正根据交换的扩散方程的扩散系数以进一步增大。

8.一种用于控制燃料电池的氢气清除的系统，所述系统包括：

氢气清除阀，其设置在氢气再循环线路中；以及

控制器，其配置为通过估算氢气浓度而操作氢气清除阀，

其中，所述控制器配置为计算氢气供应量、估算氢气消耗量，以及当计算的氢气供应量与估算的氢气使用量之间的差值大于预定阈值时，校正估算的氢气浓度，

氢气浓度基于根据燃料电池中发生的交换的扩散方程来估算，

氢气消耗量的估算通过对在燃料电池中反应的氢气的量、氢气交换的量，以及通过氢气清除排出的氢气的量进行求和来进行，

在燃料电池中反应的氢气的量基于燃料电池产生的电流来估算，

氢气交换的量基于扩散方程来估算，

对估算的氢气浓度进行校正以校正根据交换的扩散方程的扩散系数，

交换是在燃料电池堆中通过膜从氢气电极到氧气电极或反之亦然的气体扩散。

9.根据权利要求8所述的用于控制燃料电池的氢气清除的系统，其中，所述扩散方程使用以下公式：

以及

其中，所用的符号如下：氮气交换率；氢气交换率；P：压力，单位为kPa；R：气体常数，8.314；T：温度，单位为K；D：扩散系数；A：催化剂面积；以及δ：扩散距离。

10.根据权利要求8所述的用于控制燃料电池的氢气清除的系统，其中，基于氢气供应管线中的压力与外部压力之间的差值以及估算的氢气浓度来估算通过氢气清除所排出的氢气的量。