[发明专利]一种用于燃料电池电堆的耐久性控制方法及装置

说明书

本发明提供了一种用于燃料电池电堆的耐久性控制方法及装置，属于燃料电池技术领域，解决了现有技术无法在线实时调节电堆耐久性的问题。该方法包括：S1.接收开机指令后，将电堆的空气入口接耐久性空气调控装置。该耐久性空气调控装置包括氧分离装置、调压阀和分配阀。分配阀的输入端一接氧分离装置的氧气出口，输入端二接氧分离装置的氮气出口，输出端接电堆的空气入口；调压阀设于电堆的空气尾气出口；S2.对氧分离装置加热至设定温度后，启动氧分离装置供气；S3.控制分配阀输入端一关闭、输入端二打开，以使仅氮气进入电堆；S4.调整调压阀的开度，使得电堆空侧压力P达到设定值；S5.待设定时间t后，调整分配阀的开度，以正常运行燃料电池系统。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种用于燃料电池电堆的耐久性控制方法及装置。

背景技术

燃料电池系统是一种将持续供给的燃料和氧化剂中的化学能连续不断地转化成电能的装置。其通常包含电堆和外围的氢气、空气、冷却设备等零部件。而电堆进一步包括质子交换膜、催化剂层、气体扩散层、双极板等，由于1片的理论电压为1.23 V，其通常通过几百片并联实现大功率输出。

目前，燃料电池系统主要应用于氢能燃料电池汽车中。氢能燃料电池汽车是一种具有广阔发展应用前景的新能源汽车，具有加氢时间短、续驶里程长等诸多优点。

而现有燃料电池电堆的耐久性测试大多使用结构复杂的实验室专用测试设备，不仅需要有燃料和氧化剂管道，而且大多设有氮气管道以通入氮气罐内的氮气，无法在线实时调节电堆耐久性。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种用于燃料电池电堆的耐久性控制方法，用以解决现有技术无法在线实时调节电堆耐久性的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种用于燃料电池电堆的耐久性控制方法，包括如下步骤：

S1.接收开机指令后，将电堆的空气入口与耐久性空气调控装置连接；所述耐久性空气调控装置包括氧分离装置、调压阀和分配阀；分配阀的输入端一接氧分离装置的氧气出口，输入端二接氧分离装置的氮气出口，输出端接电堆的空气入口；调压阀设于电堆的空气尾气出口；

S2.对氧分离装置加热至设定温度后，启动所述氧分离装置供气；

S3.控制分配阀输入端一关闭、输入端二打开，以使仅氮气进入电堆；

S4.调整调压阀的开度，使得电堆空侧压力P达到设定值；

S5.待设定时间t后，调整分配阀的开度，以正常运行燃料电池系统。

上述技术方案的有益效果如下：提供了一种保持燃料电池电堆耐久性的控制方法，即每次开机前先对电堆空气侧进行排空保压处理。开机启动前电堆空气侧仅保留氮气，从而避免了开机过程出现氢氧界面等现象，导致的寿命衰减，有效提高了燃料电池系统的整体使用耐久性。而调压阀的目的是为了保持电堆空气侧氮气压力P，其中P大于大气压，例如140kPa，从而避免了启动时压差出现瞬态变化。

基于上述方法的进一步改进，所述氧分离装置中的高透膜采用含钡钙钛矿氧化物材质。

进一步，步骤S4中，所述设定值大于一个标准大气压。

进一步，所述步骤S1进一步包括：

S11.搭建耐久性空气调控装置，包括氧分离装置、空压机、调压阀、分配阀和密封阀；其中，分配阀的输入端一经空压机接氧分离装置的氧气出口，其输入端二一路接密封阀，另一路接氧分离装置的氮气出口，其输出端接电堆的空气入口；

S12.接收到开机指令后，将电堆接入上述耐久性空气调控装置，并控制分配阀的输出端关闭。

进一步，所述步骤S2进一步包括：