[发明专利]燃料电池的过压保护装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池的过压保护装置及控制方法，所述过压保护装置包括常开型的第一电磁阀、泄压阀、第一压力检测模块和控制模块；第一压力检测模块用于检测燃料电池的阳极侧的第一压力值，并发送至控制模块；控制模块用于判断第一压力值是否满足第一设定范围，若满足，则控制第一电磁阀间歇开启或保持打开状态；若超过第一设定范围，则控制燃料电池断电停机，并控制泄压阀打开。本发明实现对燃料电池的阳极侧高压的多级控制，灵活且有效地实现对燃料电池的阳极侧的过压保护；同时，满足了燃料电池的阴阳极压差平衡的要求，进一步地提高了燃料电池工作的安全性和稳定性。

技术领域

本发明涉及电池保护技术领域，特别涉及一种燃料电池的过压保护装置及控制方法。

背景技术

对于燃料电池，如质子交换膜燃料电池，是通过电化学反应将燃料(通常是氢气或甲醇)中的化学能直接转换成电能，具有能量转换效率高且无污染物排放的显著优点。具体地，燃料气和氧化气分别由燃料电池膜电极的阳极和阴极通入，燃料气在阳极上分离出电子和离子，电子经外电路传导到阴极，构成回路，产生电流；离子在电场作用下，通过电解质迁移到阴极，电子与离子在阴极侧与氧化气结合反应，反应产物由阴极排出。

在实际应用中，提高燃料电池的阴极和阳极的操作压力是提高电池系统效率的重要手段之一。考虑到当入堆压力过高(阳极侧压力)或阴阳极压差过大时，会导致燃料电池(电堆)泄露甚至造成损坏，因此需要保证电池的阳极侧的压力要高于阴极侧的压力；同时为了保护膜电极，需要严格控制阴阳极流体的压力差值。

目前，特别对于车、船用的质子交换膜燃料电池，主要解决入堆压力过高的情况，一般是在阳极(氢气)入口侧加装泄压阀，该泄压阀的结构为机械式阀门，即设定某个固定压力，当阳极侧压力达到该固定值时，泄压阀开启，实现泄压保护。这种过压保护存在的不足之处在于：为了实现燃料电池电堆不断提高的操作压力，泄压阀的选型往往满足燃料电池电堆的最高操作压力的要求，且仅能实现阳极单侧压力超高保护，未能满足阴阳极压差耦合的要求，在高工况或高操作压力条件时，若出现故障断电停机，燃料电池的阳极侧会变成密闭容腔，此时阳极仍保持较高压力，且阴阳极压差过高，若此时阳极侧压力没有达到设定的泄压阀开启压，则无法泄压，这样就易造成膜电极的物理损坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中燃料电池的过压保护方式存在仅能实现阳极单侧压力超高保护，且不能满足阴阳极压差耦合的要求的缺陷，提供一种燃料电池的过压保护装置及控制方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供一种燃料电池的过压保护装置，所述过压保护装置包括常开型的第一电磁阀、第一压力检测模块和控制模块；

所述第一电磁阀和所述第一压力检测模块均设置在燃料电池的阳极主管路上；

所述控制模块分别与所述第一电磁阀和所述第一压力检测模块电连接；

其中，在所述燃料电池正常运行时，所述第一电磁阀处于关闭状态；

所述第一压力检测模块用于检测所述燃料电池的阳极侧的第一压力值，并发送至所述控制模块；

所述控制模块用于判断所述第一压力值是否满足第一设定范围，若满足，则控制所述第一电磁阀间歇开启或保持打开状态；若超过所述第一设定范围，则控制所述燃料电池断电停机；

其中，当所述燃料电池断电停机时，所述第一电磁阀处于打开状态。

较佳地，所述过压保护装置还包括阳极进气控制阀和阳极尾排控制阀；

所述阳极进气控制阀设置在所述燃料电池的阳极主管路的入口支路上；

所述阳极尾排控制阀设置在所述燃料电池的阳极主管路的出口支路上；