[发明专利]一种燃料电池氢气和空气供给控制方法、装置和系统

说明书

本发明涉及一种燃料电池氢气和空气供给控制方法、装置和系统。该方法包括如下步骤：获取燃料电池的输出电流；根据输出电流确定电堆入口所需空气流量和电堆入口所需空气压力，根据电堆入口所需空气流量和电堆入口所需空气压力对燃料电池空气供给进行调节；根据电堆入口所需空气压力和氢气空气预设压差确定电堆入口所需氢气压力，根据电堆入口所需氢气压力对燃料电池氢气供给进行调节，使调节后的电堆入口实时压差与氢气空气预设压差的差值位于预设范围内，其中，实时压差为电堆入口实时氢气压力与电堆入口实时空气压力的差值。本发明的技术方案可以避免燃料电池的质子交换膜两侧压差大幅变化，保证燃料电池的性能及寿命。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池氢气和空气供给控制方法、装置和系统。

背景技术

在全球能源需求日益增长和环境危机愈演愈烈的背景下，新型的清洁能源越来越受到人们的重视。其中，氢燃料电池具有高效率、零污染、低噪音及启动快等优势，具有广阔的应用前景，是下一代车用动力的发展方向之一。

氢燃料电池是一种通过氢气和氧气发生化学反应以产生电能的装置。其反应过程为电解水的逆过程，反应原理如下。

负极：H₂+2OH^-→2H₂O+2e^-。

正极：1/2O₂+H₂O+2e^-→2OH^-。

电池反应：H₂+1/2O₂＝＝H₂O。

在实际应用时，氢燃料电池还需要一套相应的辅助系统，其包括反应剂供给系统、排水系统、电性能控制系统及安全系统等。由于氢燃料电池是一个“气-水-电-热-力”耦合的复杂系统，为了提高其耐久性和运行稳定性，在反应过程中，需要重点关注氢气的流量、压力，空气的流量、压力，输出电压及电流等参数。

然而，现有的车载燃料电池氢气控制装置主要使用二级减压阀将输入给燃料电池电堆的氢气压力设定为一个固定值，无法调整氢、空压力差，导致质子交换膜两侧的压力差频繁波动。质子交换膜将在压力波动引发的交变应力下发生蠕动，长时间处于此种状态容易出现疲劳失效，严重影响燃料电池的性能及寿命。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种燃料电池氢气和空气供给控制方法、装置和系统。

第一方面，本发明提供了一种燃料电池氢气和空气供给控制方法，该方法包括如下步骤：

获取燃料电池的输出电流。

根据所述输出电流确定电堆入口所需空气流量和电堆入口所需空气压力，根据所述电堆入口所需空气流量和所述电堆入口所需空气压力对燃料电池空气供给进行调节。

根据所述电堆入口所需空气压力和氢气空气预设压差确定电堆入口所需氢气压力，根据所述电堆入口所需氢气压力对燃料电池氢气供给进行调节，使调节后的电堆入口实时压差与所述氢气空气预设压差的差值位于预设范围内，其中，所述实时压差为电堆入口实时氢气压力与电堆入口实时空气压力的差值。

第二方面，本发明提供了一种燃料电池氢气和空气供给控制装置，该装置包括：

获取模块，用于获取燃料电池的输出电流。

空气供给控制模块，用于根据所述输出电流确定电堆入口所需空气流量和电堆入口所需空气压力，根据所述电堆入口所需空气流量和所述电堆入口所需空气压力对燃料电池空气供给进行调节。