[发明专利]氢燃料电池的动态负载控制方法、装置及设备

说明书

本发明提供一种氢燃料电池的动态负载控制方法、装置及设备，获取负载调节信号，若收到加载信号，持续增大系统负载，并同步持续增大压力目标值、压力上限值和压力下限值，进入动态负载控制过程；若收到降载信号，实时检测阳极压力，当阳极压力小于等于压力目标值后，持续减小系统负载，并同步持续减小压力目标值、压力上限值和压力下限值，进入动态负载控制过程；其中，所述压力上限值大于压力目标值，所述压力目标值大于压力下限值。本发明设置不同的立即变载和延后变载策略，以减小压力波动和变载的叠加效果，充分考虑压力波动变化，防止压力变化剧烈，从而减小阳极压力波动范围，有效降低阳极电堆性能波动。

技术领域

本发明涉及氢燃料电池技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池的动态负载控制方法、装置及设备。

背景技术

氢燃料电池的阳极气体循环区域中，氢气随电流输出而逐渐减少，压力逐渐降低；氮气逐渐从膜电极渗透进阳极而没有消耗，氮气含量逐渐升高从而会产生尾气，为了降低阳极气体循环区域中的氮气和液态水量，阳极尾气排放区域以脉冲式排放的方式使尾气(含有氮气和多余液态水)离开阳极气体循环区域，将该部分阳极尾气替换为补充进来的燃料氢气。当氢燃料电池运行中或加载、降载过程中，排尾气时，因为阳极气体压力较高，排放速度快，所以阳极气体循环区域的压力下降速度快。在燃料氢气供应区域，高压氢气脉冲式补充进阳极气体循环区域，以补充消耗掉的氢气，提升阳极气体压力。因为高压氢气补充速度快，所以阳极气体循环区域的压力提升速度快。排尾气时，阳极压力快速下降，燃料氢气补充时，阳极压力快速上升，使阳极压力波动范围很大，造成性能不稳定。

发明内容

本发明提供一种氢燃料电池的动态负载控制方法、装置及设备，用以减小现有技术中阳极压力波动超出上下限的风险。

第一方面，本发明提供一种氢燃料电池的动态负载控制方法，包括以下步骤：

获取负载调节信号，若收到加载信号，持续增大系统负载，并同步持续增大压力目标值、压力上限值和压力下限值，进入动态负载控制过程；若收到降载信号，实时检测阳极压力，当阳极压力小于等于压力目标值后，持续减小系统负载，并同步持续减小压力目标值、压力上限值和压力下限值，进入动态负载控制过程；其中，所述压力上限值大于压力目标值，所述压力目标值大于压力下限值；

所述动态负载控制过程包括：

实时检测阳极压力，当阳极压力大于等于压力目标值且小于压力上限值时，控制阳极不供氢，当阳极压力大于等于压力上限值时，控制阳极不供氢且排出尾气，当阳极压力小于压力下限值时，控制阳极供氢。

根据本发明提供的一种氢燃料电池的动态负载控制方法，所述动态负载控制过程还包括：

当阳极压力小于压力目标值且大于等于压力下限值时，控制阳极供氢。

根据本发明提供的一种氢燃料电池的动态负载控制方法，所述动态负载控制过程包括还包括：

阳极压力小于压力目标值且大于等于压力下限值时的阳极氢气供应量比阳极压力小于压力下限值时的阳极氢气供应量小。

根据本发明提供的一种氢燃料电池的动态负载控制方法，所述动态加载过程还包括：

所述增大系统负载的初始时刻控制阳极供氢。

根据本发明提供的一种氢燃料电池的动态负载控制方法，所述控制阳极供氢具体为：打开氢气供应阀或氢喷射阀的占空比。

根据本发明提供的一种氢燃料电池的动态负载控制方法，所述氢气供应阀或氢喷射阀的占空比的增量为20％～80％。

根据本发明提供的一种氢燃料电池的动态负载控制方法，所述控制阳极供氢具体为：打开氢气供应阀或氢喷射阀的阀门开度。

根据本发明提供的一种氢燃料电池的动态负载控制方法，所述氢气供应阀或氢喷射阀的阀门开度的增量为20％～80％。