[发明专利]燃料电池系统及其气体供给方法和气体供给装置

说明书

本发明公开了一种燃料电池系统及其气体供给方法和气体供给装置，其中，燃料电池系统的气体供给方法，通过启动时检测氢气侧的压力p_a，并根据氢气侧的压力p_a来供给氢气，具体地，若p_a不小于目标压力值，则直接向氢气侧供给氢气；若p_a小于目标压力值，则用氢气置换氢气侧的气体，有效适应了在不同状态下启动燃料电池系统，提高了适应性；同时，根据氢气侧的压力p_a来供给氢气，避免了启动过程中电池内部局部欠气或出现严重氢氧界面，有效提升了电堆的性能和耐久性；而且，对于某些停机后不久便再次启动、且启动前氢气侧的压力p_a较大的燃料电池系统，有效缩短了启动时长，提升了响应速度。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，更具体地说，涉及一种燃料电池系统及其气体供给方法和气体供给装置。

背景技术

燃料电池系统启动过程中，需要先向氢气路供入高浓度氢气或将氢气路内的气体置换为高浓度氢气，再对电堆加载电流，以避免启动过程中电池内部局部欠气或出现严重氢氧界面而影响电堆的性能和耐久性。

当燃料电池系统停机后，在气体扩散作用下，电堆的氢气腔和空气腔内的气体成分发生变化，因此，在不同状态下燃料电池系统启动时电堆内部的气体成分存在较大差异，现有氢腔气体供给方法无法适应在不同状态下启动燃料电池系统。

综上所述，如何向氢腔供给氢气，以适应在不同状态下启动燃料电池系统，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料电池系统的气体供给方法，向氢腔供给氢气，以适应在不同状态下启动燃料电池系统。本发明的另一目的是提供一种燃料电池系统的气体供给装置、以及一种燃料电池系统。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种燃料电池系统的气体供给方法，包括步骤：

启动时检测电堆的氢气侧的压力p_a；

若p_a不小于目标压力值，则直接向所述氢气侧供给氢气；若p_a小于所述目标压力值，则用氢气置换所述氢气侧的气体。

优选地，在所述步骤：启动时检测电堆的氢气侧的压力p_a之前，还包括步骤：

停机后，将所述电堆的氢气侧和空气侧与外界环境隔离；

向所述氢气侧补给氢气；

其中，所述目标压力值为

T_su为启动时所述电堆的温度，p_{a_su}为启动时所述氢气侧的供给压力，p_a0为氢气补给完成时所述氢气侧的压力，T₀为氢气补给完成时所述电堆的温度,x为氢气渗透速率相对于氮气渗透速率的倍数，C为启动时所述氢气侧所需的最低氢气浓度。

优选地，所述步骤：用氢气置换所述氢气侧的气体，其中，排至外界环境的气体中氢气的浓度不超过设定浓度值。

优选地，所述步骤：用氢气置换所述氢气侧的气体，具体包括步骤：

向所述氢气侧供给压力为p_purge的氢气；

打开所述氢气侧的氢腔排气管，将外界空气引入与所述氢腔排气管连通的混合排气管；

若置换时长到达设定时长，则关闭所述氢腔排气管；

关闭所述氢腔排气管后向所述氢气侧供给压力为p_{a_su}的氢气。