[实用新型]燃料电池延寿系统

说明书

本实用新型提供了一种燃料电池延寿系统，所述燃料电池延寿系统包括电堆、第一管路、气泵、第二管路、催化器、第三管路、第四管路和控制单元，所述电堆的阳极上设有进气口和出气口，气泵通过第一管路与出气口连通，催化器通过第二管路与气泵连通，进气口通过第三管路与催化器连通，催化器还通过第四管路与外部供氢设备连通，控制单元与气泵电连接。这种装置的优点在于：采用催化燃烧方式在燃料电池启动前消耗掉了电堆阳极残余氧气，解决了因电堆阳极内部产生氢氧界面造成电堆性能衰减的问题；无需使用无法实现完全密封截止阀。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，具体而言，涉及一种燃料电池延寿系统。

背景技术

氢燃料电池是一种高效、零排放、低噪音的能源利用方式，非常适合应用于新能源汽车领域。在氢燃料电池系统中，外围辅助系统为燃料电池电堆阴极提供空气，为电堆阳极提供氢气。在燃料电池电堆内部，阳极的氢气在阳极催化剂的作用下失去电子变成质子，穿过质子交换膜到达阳极，与阴极空气中的氧气在阴极催化剂的作用下结合生成水，同时得到电子。在上述过程中，燃料电池消耗氢气和空气，生成水，并产生电能。

氢燃料电池的耐久性是主要的难点，影响其耐久性的主要因素之一为停机后再次启动产生的氢氧界面。图1示出了开机过程中阳极氢氧界面导致反向电流效应造成电堆衰减的机理，在长时间停机后，膜阴极侧的氧气缓慢扩散到阳极，再次开机时，氢气从阳极入口流进电堆，沿着氢气流动的方向，阳极分为氢气富集区和氢气饥饿区。在氢气富集区，阴极、阳极催化剂层和膜之间仍然保持着正常的电势差。在氢气饥饿区，阴极渗透到阳极的氧气使得此位置的阳极与膜之间的界面电势差向氧气平衡电位(1.23V)偏移，但由于催化剂层的导电性，阳极电位不变，膜电位被拉低，以至于阴极与膜之间的电势差增大，加速阴极侧碳载体的腐蚀，导致催化剂铂颗粒流失，甚至引发水电解。这两个反应产生的质子将被渗透到阳极的氧气还原反应消耗，从而产生反向电流。

为了避免开机过程中阳极氢氧界面的出现造成电堆衰减，现有技术的技术方案在燃料电池的阴极进出口使用了截止阀进行密封，当燃料电池系统关机后，截止阀将电堆阴极密封，待阳极的氢气把阴极的氧气消耗完毕后，燃料电池内部只剩下氮气或氮气和氢气的混合气，减轻再次开机时氢氧界面的发生。

现有技术的缺陷在于无法实现入口截止阀和出口截止阀的完全密封，随着时间的推移，不可避免地会有空气从截止阀渗透进入阴极，进一步通过膜缓慢渗透到阳极，仍然无法防止再次开机时形成氢氧界面造成燃料电池寿命衰减。

综上所述，需要提供一种燃料电池延寿系统，其能够克服现有技术的缺陷。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种燃料电池延寿系统，其能够克服现有技术的缺陷。本实用新型的目的通过以下技术方案得以实现。

本实用新型的一个实施方式提供了一种燃料电池延寿系统，所述燃料电池延寿系统包括电堆、第一管路、气泵、第二管路、催化器、第三管路、第四管路和控制单元，所述电堆的阳极上设有进气口和出气口，气泵通过第一管路与出气口连通，催化器通过第二管路与气泵连通，进气口通过第三管路与催化器连通，催化器还通过第四管路与外部供氢设备连通，控制单元与气泵电连接。

根据本实用新型的上述一个实施方式提供的燃料电池延寿系统，其中所述控制单元收到启动电堆的信号时，控制单元控制气泵将电堆阳极中的氧气抽出，来自外部供氢设备的氢气通过第四管路进入催化器，催化器使氢气与氧气发生催化反应，控制单元根据上次关机的时间与本次开机的时间之间的时间间隔判断电堆阳极中的氧气耗尽后控制单元启动电堆。

根据本实用新型的上述一个实施方式提供的燃料电池延寿系统，其中所述催化器为催化燃烧器，催化燃烧器使氢气与氧气发生催化燃烧。