[发明专利]一种SOFC系统燃料饥饿诊断与供气配置方法

权利要求书

1.一种SOFC系统燃料饥饿诊断与供气配置方法，其特征在于，包括以下步骤：

将固体氧化物燃料电池(13)至于650℃～900℃高温测试炉(1)中，维持高温测试环境；

固体氧化物燃料电池(13)的阴极(16)供应空气、阳极(19)供应燃料气；

基于伏安法，使用电子负载(12)测量固体氧化物燃料电池(13)系统整体的电流-电压曲线(I-V曲线)；

使用多通道电压表(11)测量固体氧化物燃料电池(13)局部区域电压信号；

基于上述测量固体氧化物燃料电池(13)整体的I-V曲线和多通道电压表(11)测量局部区域的电压信号确定局部区域I-V曲线；

基于局部区域I-V曲线，计算该局部区域的电流-面电阻(I-ASR)曲线，面电阻等价于超低频率下阻抗谱法检测的燃料电池阻抗；

根据获得的I-ASR曲线上面电阻的上翘，诊断固体氧化物燃料电池(13)局部是否存在燃料饥饿现象；

所述固体氧化物燃料电池(13)上设有电压局部检测点(2)，电压局部检测点(2)通过局部电压引线(5)与多通道电压表(11)的电压接头(10)相连；固体氧化物燃料电池(13)的阴极通过电流引线(6)与电子负载(12)的电流测试接头(9)相连；固体氧化物燃料电池(13)的阳极通过电压引线(7)与电子负载(12)的电压测试接头(8)相连。

2.根据权利要求1所述的一种SOFC系统燃料饥饿诊断与供气配置方法，其特征在于，在所述固体氧化物燃料电池(13)的阴极(16)设有空气进口管道(14)，该空气进口管道(14)位于阴极(16)的上方，空气出口管道(15)设于阴极(16)的一侧，电流线接头(3)连接在阴极(16)的另一侧；固体氧化物燃料电池(13)的阳极(19)上方设有燃料气进口管道(17)，阳极(19)的一侧设有燃料气出口管道(18)，阳极(19)的另一侧连接有电压线接头(4)。

3.根据权利要求2所述的一种SOFC系统燃料饥饿诊断与供气配置方法，其特征在于，在固体氧化物燃料电池(13)的空气进口管道(14)和燃料气进口管道(17)分别通入定量的空气和燃料气，首先为充足的空气和燃料气，即不存在饥饿现象的情况，然后先适量的多次减少空气的流量，再使空气的流量回归适量，适量的多次减少燃料气的流量。

4.根据权利要求3所述的一种SOFC系统燃料饥饿诊断与供气配置方法，其特征在于，空气和燃料气的流量由流量计控制。

5.根据权利要求3所述的一种SOFC系统燃料饥饿诊断与供气配置方法，其特征在于，先确定空气与燃料气均充足时的I-ASR曲线，将该I-ASR曲线设为标准曲线，观察到标准曲线上面电阻在大电流放电状态下不会发生上翘；然后将其他情况的I-ASR曲线与标准曲线对比，观察到随着电流的增大曲线上面电阻发生突增，产生上翘现象，且供气流量越小发生面电阻上翘的电流越小；将面电阻上翘作为发生燃料饥饿的稳健判据，诊断该燃料电池是否存在燃料饥饿，并确定不同供气流量下电流为多少时开始明显燃料饥饿。

6.根据权利要求1所述的一种SOFC系统燃料饥饿诊断与供气配置方法，其特征在于，所述固体氧化物燃料电池包括整体电池，分割电池，电池堆(24)。

7.根据权利要求6所述的一种SOFC系统燃料饥饿诊断与供气配置方法，其特征在于，所述分割电池是将固体氧化物电池分割成若干个区域，通过检测各个区域是否出现燃料饥饿，来确定分割电池是否出现燃料饥饿现象。

8.根据权利要求6所述的一种SOFC系统燃料饥饿诊断与供气配置方法，其特征在于，所述电池堆(24)是由若干片燃料电池单元串联而成，通过直接检测不同电池单元是否出现燃料饥饿，即可确定电池堆是否出现燃料饥饿现象。

9.根据权利要求1所述的一种SOFC系统燃料饥饿诊断与供气配置方法，其特征在于，在固体氧化物燃料电池系统实际运行中，如果燃料电池面电阻阈值已知，在燃料电池系统正常运行电流的基础上，适量增减几个微小电流步长，测定相应电流下的电压值，基于上述电流值与电压值计算当前运行电流下的燃料电池面电阻，并与面电阻阈值进行对比，面电阻实测值大于阈值则表明系统处于燃料饥饿状态，反之表明系统燃料供应充足；若如面电阻阈值未知，可测量临近几个运行电流值下的电池面电阻，将面电阻上翘作为发生燃料饥饿的判据，若随着电流增大面电阻发生上翘，则表明系统处于燃料饥饿状态，反之表明系统燃料供应充足。