[发明专利]一种提高PEMFC耐久性的方法及装置

说明书

申请公开了一种提高PEMFC耐久性的方法及装置。通过控制自由基淬灭剂的温度为预设温度，获得挥发或升华的自由基淬灭剂气体，再调节氢气、空气或氮气的进气量和进气压力，使所述自由基淬灭剂气体以预设气体分压比例进入所述PEMFC电堆，接着持续或以预设时间为周期间断向PEMFC电堆供给所述自由基淬灭剂气体。能够通过控制自由基淬灭剂的温度，将其向电堆不断补充，以保证电堆内的自由基淬灭剂含量稳定，不会随电堆长时间运行而明显减少，提高了PEMFC的耐久性和使用寿命。

技术领域

本申请涉及质子交换膜燃料电池(PEMFC)技术领域，特别涉及一种提高PEMFC耐久性的方法及装置。

背景技术

PEMFC由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜则作为电解质。由于2-甲基-6-乙基苯胺(MEA)是制作质子交换膜的重要原料，其两侧的氢氧渗透和阴极侧氧气的两电子还原，不可避免地会在燃料电池内部生成过氧化氢，过氧化氢分解产生的自由基(如HO·、HOO·、H·)会对质子交换膜进行化学腐蚀，造成质子交换膜厚度减薄、穿孔，导致PEMFC性能下降甚至被损坏。

现有技术中，通常在制备MEA的过程中添加自由基淬灭剂。但随着燃料电池的运行，自由基淬灭剂的含量减少，导致其无法继续保护质子交换膜。因此，如何保护质子交换膜，进而提高PEMFC的耐久性，成为了亟需解决的问题。

发明内容

基于上述问题，本申请提供了一种提高PEMFC耐久性的方法及装置，以保护质子交换膜，进而提高PEMFC的耐久性。

本申请公开了一种提高PEMFC耐久性的方法，所述方法包括：

控制自由基淬灭剂的温度为预设温度，以获得挥发或升华的自由基淬灭剂气体；

调节氢气、空气或氮气的进气量和进气压力，使所述自由基淬灭剂气体以预设气体分压比例进入PEMFC电堆；

持续或以预设时间为周期间断向所述PEMFC电堆供给所述自由基淬灭剂气体。

可选的，所述向PEMFC电堆供给所述自由基淬灭剂气体，包括：分别从所述PEMFC电堆的阳极侧和阴极侧单独供给所述自由基淬灭剂气体，或从所述PEMFC电堆的阳极侧和阴极侧同时供给所述自由基淬灭剂气体。

可选的，在对所述自由基淬灭剂进行测温前，所述方法还包括：基于自由基淬灭剂的沸点或升华温度设置预设温度。

可选的，所述方法还包括：将所述自由基淬灭剂气体随所述PEMFC电堆的尾排气体排出，或通过所述尾排气体回流入所述PEMFC电堆。

可选的，所述自由基淬灭剂包括有机酚、胺、醌、酸类等易于挥发或升华的自由基淬灭剂中的一种或两种混合物。

可选的，所述预设气体分压比例为0.01％至10％。

基于上述一种提高PEMFC耐久性的方法，本申请还公开了一种提高PEMFC耐久性的装置，包括：气化单元、分压单元和供气单元；

所述气化单元，用于控制自由基淬灭剂的温度为预设温度，以获得挥发或升华的自由基淬灭剂气体；

所述分压单元，用于调节氢气、空气或氮气的进气量和进气压力，使所述自由基淬灭剂气体以预设气体分压比例进入PEMFC电堆；

所述供气单元，用于持续或以预设时间为周期间断向所述PEMFC电堆供给所述自由基淬灭剂气体。

可选的，所述供气单元用于：分别从所述PEMFC电堆的阳极侧和阴极侧单独供给所述自由基淬灭剂气体，或从所述PEMFC电堆的阳极侧和阴极侧同时供给所述自由基淬灭剂气体。

可选的，所述装置还包括：温度设置单元，用于基于自由基淬灭剂的沸点或升华温度设置预设温度。