[发明专利]一种HT-PEM甲醇水燃料电池燃烧室供氧风机的控制系统及方法

说明书

本发明涉及燃料电池技术领域，公开了一种HT‑PEM甲醇水燃料电池燃烧室供氧风机控制系统及方法，控制系统包括：第一温度传感器用于检测燃烧室底部的温度Tb，第二温度传感器用于检测燃烧室出口的温度To，第三温度传感器用于检测燃料电池重整室入口的温度Tr1，控制器用于根据燃烧室底部的温度Tb和燃烧室底部的设定温度Tbs来控制甲醇水溶液进液泵的转速，控制器还用于根据燃烧室底部的温度Tb、燃烧室底部的设定温度Tbs、燃烧室的出口温度To和燃料电池重整室的入口温度Tr1来控制供氧风机的转速，这种控制系统及方法，使燃料电池重整室的温度控制始终保持稳定，还可有效延长燃料电池重整室催化剂的使用寿命。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种HT-PEM甲醇水燃料电池燃烧室供氧风机的控制系统及方法。

背景技术

基于HT-PEM的甲醇水燃料电池的燃烧室主要有两个作用，其一为后续的重整室进行甲醇水制氢提供反应所必需的热量，其二为对甲醇水溶液进行汽化。其热量控制的重要手段就是调节燃烧室供氧风机的转速，特别是在燃料电池重整室开始产生氢气以后，供氧风机转速控制就成为HT-PEM甲醇水燃料电池燃烧室温度控制的唯一手段，因此，其控制性能直接决定了HT-PEM甲醇水燃料电池的反应过程能否可靠的进行，是控制系统的关键。

现有HT-PEM甲醇水燃料电池的燃烧室供氧风机控制比较简单，分为两个阶段：第一阶段为基于燃烧室甲醇水进液量的开环控制，即通过进液量的大小调节供氧风机的转速，使甲醇水溶液能充分燃烧；第二阶段为基于恒定转速值的供氧风机控制，使电堆反应中残余的氢气和一氧化碳能充分燃烧。上述方法的问题在于，未考虑供氧风机转速对燃料电池重整室温度的影响，如风机转速过大，会导致燃料电池重整室的温度下降过快，风机转速太小，又不利于重整室温度的提高。特别是在燃料电池反应的第二阶段，恒定的供氧风机转速会造成燃料电池重整室温度波动较大，不利于氢气的产出质量和重整室催化剂的寿命。

发明内容

本发明提供一种HT-PEM甲醇水燃料电池燃烧室供氧风机控制系统及方法，可以解决现有技术中的上述问题。

本发明提供了一种HT-PEM甲醇水燃料电池燃烧室供氧风机控制系统，包括：第一温度传感器、第二温度传感器、甲醇水溶液进液泵、供氧风机和控制器；第一温度传感器用于检测燃烧室底部的温度Tb，第二温度传感器用于检测燃烧室出口的温度To，甲醇水溶液进液泵用于为燃烧室提供甲醇水溶液作为燃料，供氧风机用于为燃烧室提供燃烧所需的氧气，控制器用于根据燃烧室底部的温度Tb和燃烧室底部的设定温度Tbs来控制甲醇水溶液进液泵的转速Sbp，控制器还用于根据燃烧室底部的温度Tb、燃烧室底部的设定温度Tbs和燃烧室的出口温度To来控制供氧风机的转速Sbo。

一种HT-PEM甲醇水燃料电池燃烧室供氧风机控制系统的控制方法，包括以下步骤：

燃料电池电堆预热阶段

S1、通过第一温度传感器检测燃烧室底部的实时温度Tb，控制器将燃烧室底部的设定温度Tbs与燃烧室底部的实时温度Tb进行比对，获得第一温度偏差，第一温度偏差通过闭环控制校正算法得到的结果后乘以第一转换系数Kh1，获得燃烧室甲醇水进液泵转速Sbp的校正值，Kh1取值为0.1～1.6，控制器根据甲醇水进液泵的转速Sbp校正值来控制甲醇水进液泵的转速Sbp；

S2、通过第二温度传感器检测燃烧室出口的温度To，控制器将第一温度偏差与燃烧室出口的温度To进行比对，获得第二温度偏差，第二温度偏差通过闭环控制校正算法得到的结果后乘以第二转换系数Kh2，获得燃烧室供氧风机转速Sbo的校正值，Kh2的取值为3.1～5.2，控制器根据供氧风机转速Sbo的校正值来控制供氧风机的转速Sbo；

燃料电池电堆发电阶段