[发明专利]一种燃料电池系统停机放电装置及方法

说明书

本发明涉及一种燃料电池系统停机放电装置及方法，本发明是在燃料电池系统停机放电阶段，通过对燃料电池系统电堆的母线加载一个小电流，利用循环泵的作用，对空气路内剩余空气进行强制循环流动，配合氢气路氢气的持续供给，快速消耗电堆空气腔、系统空气路部件和管路内空气中的氧气成分，形成富氮环境，使电堆电压快速降低；同时加载小电流的时长根据电堆电压进行判断，循环泵的持续时间和氢气路补氢的时长根据氧浓度传感器监测到的空气路氧气浓度进行判断，保证电堆空腔内基本无氧气成分渗透到氢腔，降低启机时氢气路氢氧界面对电堆寿命的影响。

技术领域

本发明涉及燃料电池系统技术领域，尤其是涉及一种燃料电池系统停机放电装置及方法。

背景技术

燃料电池系统停机时，电堆平均电压较高，而高电位对电堆的寿命有比较大的损害，快速地降低电堆电压将有效地延长电堆寿命。

燃料电池系统在启动时，系统的空气侧通空气，氢气侧通氢气，若氢气侧有空气(氧气)存在，氢气在持续通入的情况下，氢将在阳极流场形成一个流动的氢气/空气(氢气/氧气)界面，最后被推至电堆的出口。氢/空(氢/氧)界面会使氧还原反应同时存在于阳极和阴极，导致阴极催化层表面形成一个很高的电位和阳极有反向电流的存在，对阴极催化层造成很严重的衰减。同样，在燃料电池系统停机后，如果电堆、辅助部件和管路内还有残留的氢气和氧气，由于浓度梯度的存在，阴极侧的氧气通过质子交换膜渗透到阳极侧，也会存在氢/空(氢/氧)界面，这是一个比较缓慢但是比较长久的过程，也会对对阴极催化层造成衰减。现有技术的燃料电池系统尚未有能够避免停机后和下一次开机时电堆阳极侧氢/空(氢/氧)界面的产生的方法，影响电堆的使用寿命及整个系统的封闭性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种燃料电池系统停机放电装置及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种燃料电池系统停机放电装置，包括燃料电池电堆、分别与燃料电池电堆连接的空气路、氢气路及设置在空气路和氢气路之间的循环泵，所述的空气路包括依次连接的空气过滤器、空气流量计、进气节气门、空气压缩机和增湿器，增湿器与燃料电池电堆的阳极连接，增湿器的出口与空气排气机构连接，所述的氢气路包括与燃料电池电堆的阴极依次连接的氢气入堆压力传感器和低压供氢装置，燃料电池电堆的氢气出口连接有氢气路排水排气机构，氢气入堆压力传感器与燃料电池电堆的阳极的连接处设有第一气用电磁阀，第一气用电磁阀连接循环泵，空气压缩机与第三气用电磁阀连接后接入循环泵，氢气路排水排气机构连接第二气用电磁阀，第二气用电磁阀连接循环泵，增湿器的出口连接第四气用电磁阀后与循环泵连接。

优选地，所述的增湿器与燃料电池电堆之间设有氧浓度传感器。

优选地，所述的空气排气机构包括与增湿器的出口依次连接的空气背压阀、空气尾排管。

优选地，所述的氢气路排水排气机构包括氢气循环路分水器、氢气路排水阀和氢气路排气阀，燃料电池电堆的氢气出口连接氢气循环路分水器，氢气循环路分水器的一侧与氢气路排水阀、氢气路排气阀分别连接，另一侧与第二气用电磁阀连接，氢气路排水阀、氢气路排气阀与空气尾排管连接。

优选地，所述的循环泵采用转速可调的电动循环泵。

优选地，所述的燃料电池电堆上设有用以检测燃料电池电堆的电压、电流的电压传感器、电流传感器。

优选地，所述的空气压缩机与增湿器之间设有中冷器。

一种燃料电池系统停机放电方法，该方法包括下列步骤：

步骤一、大气通过空气过滤器进入燃料电池系统，空气流量计检测进入燃料电池系统的空气流量，空气压缩机将空气压缩至系统需要的压力和流量；