[发明专利]快速检测燃料电池堆串漏的系统及方法

说明书

本发明涉及一种快速检测燃料电池堆串漏的系统及方法。它解决了现有的氢燃料电池检测系统检测方法单一、准确性不佳的问题，其系统包括具有相互独立的氢气腔体、水腔体和空气腔体的燃料电池电堆，氢气腔体上具有相互连通的氢气腔入口和氢气腔出口，水腔体上具有相互连通的水腔入口和水腔出口，空气腔体上具有相互连通的空气腔入口和空气腔出口，氢气腔入口、水腔入口和空气腔入口分别连接有入口阀门，且入口阀门分别和一个氮气注入装置相并联，氢气腔出口、水腔出口和空气腔出口分别连接有出口阀门，且氢气腔出口和出口阀门之间、水腔出口与出口阀门之间以及空气腔出口和出口阀门之间分别设有压力表。本发明的优点在于：结构简单，检测效果好。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种快速检测燃料电池堆串漏的系统及方法。

背景技术

根据氢/空质子交换膜燃料电池的工作机理，电堆工作时内部长时间处于高温、高压、潮湿、酸性等相对恶劣的环境，这会加速燃料电池内部各个部件的侵蚀老化，因此，燃料电池在经过长时间运行之后，有可能出现电堆内部破损，包括极板的腐蚀破裂，膜片破损以及密封圈老化失效等故障。一旦出现类似故障，氢气与空气会在单侧流道内发生混合泄漏，当氢气浓度达到一定临界值时，在催化剂作用下，将会导致氢气发生剧烈反应甚至爆炸的危险。然而，氢燃料电池电堆完成成组安装后，由于密封、压紧等工艺要求一般无法再进行拆分检测，很多时候，电堆的内部破损是在电堆工作的过程中发生的，因此无法对故障进行实时检测，以便对燃料电池进行及时关停，而且，在电堆内部发生破损泄漏初期，泄露点通常较小，初期无法准确检测出泄露，同时，检测项目单一，无法确定空气、氢气、水腔之间的串漏，准确性不佳。

为了解决现有技术存在的不足，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种氢燃料电池电堆内部破损泄漏的检测方法及装置[CN201810607227.0]，它包括分别采集燃料电池电堆出口氢气和空气的压力，调节空压机的工作状态，确保电堆内部氢气压力相对高于空气压力。当氢燃料电池发生电堆内部破损泄漏的之后，氢气会在压差作用下向空气侧泄漏，部分氢气会随着空气一起从空气流道排出到电堆外。然后在电堆空气出口处加装一个气体分离器，利用氢气密度比空气小很多的特点，将氢气从空气中分离出来。当空气内包含泄漏氢气时，氢气会在气体分离器上部堆积。在气体分离器上部加装一个氢气浓度传感器，当氢气浓度高于设定值时，传感器发送报警信号，让控制器及时关闭电堆，从而达到故障检测并且安全关闭的目的。

上述方案在一定程度上解决了现有的氢燃料电池检测装置初期无法准确检测出泄露以及无法对故障进行实时检测，以便对燃料电池进行及时关停的问题，但是该方案依然存在着诸多不足，例如：只是检测氢气是否泄露，无法检测出空气、氢气、水腔之间是否发生串漏，检测方法单一，准确性不佳。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，结构简单、便于检测的快速检测燃料电池堆串漏的系统。

本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，检测效果好的快速检测燃料电池堆串漏的方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：快速检测燃料电池堆串漏的系统，其系统包括具有相互独立的氢气腔体、水腔体和空气腔体的燃料电池电堆，氢气腔体上具有相互连通的氢气腔入口和氢气腔出口，水腔体上具有相互连通的水腔入口和水腔出口，空气腔体上具有相互连通的空气腔入口和空气腔出口，氢气腔入口、水腔入口和空气腔入口分别连接有入口阀门，且入口阀门分别和一个氮气注入装置相并联，氢气腔出口、水腔出口和空气腔出口分别连接有出口阀门，且氢气腔出口和出口阀门之间、水腔出口与出口阀门之间以及空气腔出口和出口阀门之间分别设有压力表。

在上述的快速检测燃料电池堆串漏的系统中，氮气注入装置包括高压氮气瓶，高压氮气瓶通过减压阀分别与和氢气腔入口、水腔入口和空气腔入口相连的入口阀门相并联。