[發明專利]用于以液體燃料進料的燃料電池系統的燃料濃度控制方法

有效

• 申請號: 200910013294.0
• 申請日: 2009-08-21
• 公開（公告）號: CN101997126A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 孫公權;秦兵;孫海;陳利康;趙鋼
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;H01M8/24;H01M8/10;G05D11/13
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳;周秀梅

1.一種用于以液體燃料進料的燃料電池系統的燃料濃度控制方法，

所述燃料電池系統包括電堆(1)和燃料混合器(9)，在電堆(1)上設置有溫度傳感器(2)；其特征在于：

一燃料混合器(9)進料口分別與燃料補充控制部件(10)的出料口和電堆陽極出口管路相連，燃料混合器(9)出料口通過燃料循環泵(7)與電堆陽極入口相連；在燃料循環泵(7)與電堆陽極入口相連的管路上設有燃料濃度傳感器(6)，

燃料補充控制部件(10)設置于高濃度燃料罐或純燃料罐的出口管路上；燃料濃度傳感器(6)和溫度傳感器(2)的輸出信號接至控制電路(8)的輸入端，控制電路(8)的輸出端與燃料補充控制部件(10)電連接；

利用溫度傳感器和濃度傳感器，通過控制電路輸出的脈沖信號控制高濃度燃料罐或純燃料罐通向燃料混合器的燃料補充控制部件的動作，從而控制以液體燃料進料的燃料電池系統中電堆陽極入口處的燃料進料濃度。

2.按照權利要求1所述的燃料濃度控制方法，其特征在于：

設定系統穩定運行時的電堆溫度設定值TS，其中，在系統啟動階段，控制電堆陽極入口處的燃料濃度為設定值CS1，主動利用滲透的燃料在電堆陰極反應放出的熱量，使電堆溫度快速升高到系統穩定運行時的溫度；在系統啟動完成后，即電堆溫度達到系統穩定運行時的設定值TS時，控制電堆陽極入口處的燃料濃度為設定值CS2；該方法的具體控制過程如下：

實時檢測電堆溫度和燃料進料濃度，在系統啟動階段，當電堆溫度T≤TS時，控制電路(8)將濃度控制在CS1，即當燃料濃度低于濃度設定值CS1時，由控制電路(8)輸出脈沖式信號，高濃度燃料罐或純燃料罐通向燃料混合器的燃料補充控制部件(10)在一個脈沖周期內先開啟后關閉，高濃度燃料或純燃料周期性間歇式的補充到燃料混合器(9)中；當燃料濃度高于濃度設定值CS1時，控制電路(8)停止輸出信號，燃料補充控制部件(10)關閉，無高濃度燃料或純燃料補充到燃料混合器(9)中；

實時檢測電堆溫度和燃料進料濃度，在系統啟動階段完成后，當電堆溫度T＞TS時，控制電路(8)將濃度控制在CS2，即當燃料濃度低于濃度設定值CS2時，由控制電路(8)輸出脈沖式信號，由高濃度燃料罐或純燃料罐通向燃料混合器(9)的燃料補充控制部件(10)在一個脈沖周期內先開啟后關閉，高濃度燃料或純燃料周期性間歇式的補充到燃料混合器(9)中；當燃料濃度高于濃度設定值CS2時，控制電路(8)停止輸出信號，燃料補充控制部件(10)關閉，無高濃度燃料(純燃料)補充到燃料混合器(9)中；兩個濃度設定值的關系是CS1＞CS2。

3.按照權利要求2所述的燃料濃度控制方法，其特征在于：電堆溫度為50℃≤TS≤70℃時，為所述的系統啟動階段，電堆陽極入口處的燃料濃度設定值為CS1，且1mol/L＜CS1≤2mol/L；所述的系統啟動完成后，電堆陽極入口處的燃料濃度設定值為CS2，且0.5mol/L≤CS2≤1mol/L。

4.按照權利要求3所述的燃料濃度控制方法，其特征在于：所述由控制電路(8)輸出的脈沖式信號，至少包括一個周期的動作。

5.按照權利要求1所述的燃料濃度控制方法，其特征在于：所述燃料補充控制部件(10)為電磁閥、液泵或者由上述兩種部件共同組成。

6.按照權利要求1所述的燃料濃度控制方法，其特征在于：所述燃料為甲醇、乙醇、甲酸或乙二醇、或者上述燃料中的兩種或兩種以上的混合燃料。