[发明专利]燃料电池的水含量调节方法及增湿参数图的确定方法

权利要求书

1.一种燃料电池的水含量调节方法，其特征在于，包括：

S10，建立电池单片输出电压模型；

S20，在第一工况下，根据所述电池单片输出电压模型，确定第一阳极多余增湿分界线；

S30，在所述第一工况下，根据所述电池单片输出电压模型，确定第一阴极多余增湿分界线；

S40，根据所述第一阳极多余增湿分界线与所述第一阴极多余增湿分界线，确定第一燃料电池增湿参数图；

S50，当燃料电池处于所述第一工况下时，根据所述第一燃料电池增湿参数图对所述燃料电池的水含量进行调整。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于，所述S10，建立电池单片输出电压模型的步骤包括：

S11，获得欧姆电压降；

S12，获得极化损失电压降；

S13，获得浓差损失电压降；

S14，提供燃料电池的开路电压，并根据所述开路电压、所述欧姆电压降、极化损失电压降以及所述浓差损失电压降建立所述电池单片输出电压模型，所述电池单片输出电压模型满足：

V_cell＝V_nst-V_{ohm_loss}-V_{act_loss}-V_{mass_loss}

其中，V_cell代表电池单片输出电压，单位V；V_nst代表电池能斯特电压，单位V；V_{ohm_loss}代表欧姆电压降，单位V；V_{act_loss}代表活化极化电压降，单位V；V_{mass_loss}代表浓差电压降，单位V。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S11，获得欧姆电压降的步骤包括：

获得质子交换膜的平均水含量和阴极催化层的平均水含量；

提供模型中质子交换膜的厚度和实际质子交换膜厚度，并根据所述质子交换膜的平均水含量和所述阴极催化层的平均水含量获得直流欧姆阻抗参数，所述直流欧姆阻抗参数满足：

其中，R_dc代表直流欧姆阻抗参数；λ_mem代表质子交换膜的平均水含量；λ_ccl代表阴极催化层的平均水含量；L_mem代表模型中质子交换膜的厚度；L_{mem-calibration}代表实际质子交换膜厚度；ω_ccl代表阴极催化层内离子导体的体积分数；

根据所述直流欧姆阻抗参数与工作电流密度的乘积确定所述欧姆电压降。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述S12，获得极化损失电压降模型的步骤包括：

提供参考电流密度和燃料电池温度；

根据所述参考电流密度和所述燃料电池温度，建立极化损失电压降与所述工作电流密度的关系式；

提供燃料电池受水淹影响停止工作时的液态水饱和度，并根据所述关系式建立所述极化损失电压降，所述极化损失电压降满足：

其中，R代表气体常数；T_fc代表燃料电池温度；α_c代表阴极反应传递系数；F代表法拉第常数；i_fc代表工作电流密度；代表参考电流密度；s_stop代表燃料电池受水淹影响停止工作时的液态水饱和度；s_ccl代表阴极催化剂层液态饱和度。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S13，获得浓差损失电压降的步骤包括：

获取燃料电池阴极催化剂层中的氧气浓度；

提供燃料电池温度，根据所述氧气浓度和所述燃料电池温度，建立所述浓差损失电压降，所述浓差损失电压降满足：

其中，R代表气体常数；T_fc代表燃料电池温度；α_c代表阴极反应传递系数；F代表法拉第常数；代表阴极催化剂层中的氧气浓度；代表阴极催化剂层中参考氧气浓度。