[發(fā)明專利]用于控制燃料電池的方法及相關(guān)聯(lián)的燃料電池系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580063885.2
• 申請日: 2015-11-24
• 公開（公告）號: CN107004873B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杰里米·斯維卡;朱利安·塔洛伊絲
• 申請（專利權(quán)）人: 阿海琺能量存儲公司
• 主分類號: H01M8/0438
• 分類號: H01M8/0438;H01M8/04746
• 代理公司: 北京銀龍知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 曾賢偉;許靜

本發(fā)明涉及一種用于控制燃料電池(12)的方法，所述方法包括如下步驟：從燃料電池(12)的陽極室和陰極室測量第一隔室中的流體壓力；計算燃料電池(12)的第一隔室中的流體壓力的第一目標壓力，所述第一目標壓力取決于第一隔室中測量到的流體壓力；將第一隔室中的流體壓力穩(wěn)定在第一目標壓力；測量第二隔室中的流體壓力；計算第一隔室中的流體壓力的第二目標壓力，所述第二目標壓力取決于第二隔室中測量的流體壓力；以及將第一隔室中的流體壓力穩(wěn)定在第二目標壓力。

本發(fā)明涉及一種控制燃料電池的方法，所述燃料電池包括至少一個電化學電池，用于通過在所述燃料電池的陰極室中流動的氧化流體與在所述燃料電池的陽極室中流動的還原流體的反應(yīng)產(chǎn)生電流，所述方法的類型包括以下步驟：

-從陽極室和陰極室測量第一隔室中的流體壓力，

-計算第二隔室中的流體壓力的第一目標壓力，所述第一目標壓力取決于在第一隔室中測量的流體壓力，以及

-將第二隔室中的流體壓力穩(wěn)定在第一目標壓力處。

本發(fā)明還涉及燃料電池系統(tǒng)，其類型包括：

-陰極室，

-陽極室，

-至少一個電化學電池，用于通過在陰極室中流動的氧化流體與在陽極室中流動的還原流體的反應(yīng)來產(chǎn)生電流，

-第一壓力傳感器，用于從陽極室和陰極室測量第一隔室中的流體壓力，

-第一壓力調(diào)節(jié)器，用于測量第二隔室中的流體壓力，

-控制模塊，包括：

o第一計算模塊，用于根據(jù)由第一傳感器測量的壓力來計算第一目標壓力，以及

o第一生成模塊，用于產(chǎn)生第一調(diào)節(jié)器的第一控制規(guī)律，適于將第二隔室中的流體壓力穩(wěn)定在第一目標壓力處，

-第二壓力傳感器，用于測量第二隔室中的流體壓力，以及

-第二壓力調(diào)節(jié)器，用于調(diào)節(jié)第一隔室中的流體壓力。

已知電化學電池可以通過氧化流體和還原流體之間的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電。特別地，已知燃料電池可以通過包含氫的燃料和包含氧的氧化劑之間的氧化還原反應(yīng)來產(chǎn)生電。將燃料注入陽極管道中，并將氧化劑注入到電池的陰極導管中，電解質(zhì)層提供這兩個導管之間的密封，同時允許離子交換。由于這些離子交換，燃料中所包含的氫可以與氧化劑中所含的氧反應(yīng)產(chǎn)生水，同時在陽極中產(chǎn)生電子。在電池的操作期間，電解質(zhì)的兩側(cè)之間的電位差隨之而來，這種電位差能夠用于產(chǎn)生電流。

然而，在燃料電池內(nèi)建立的電位差仍然很小，大約在0.6到1.0V之間。因此，為了獲得可用的輸出電壓，電池通常被堆疊并彼此串聯(lián)電連接在通常稱為燃料電池之內(nèi)。電化學電池的陽極管道在形成燃料電池的陽極室的內(nèi)部彼此流體連接，并且電化學電池的陰極管道在形成燃料電池的陰極室的內(nèi)部彼此流體連接。

為了避免損壞電池的電解質(zhì)層，必須限制陽極室與陰極室之間的壓力差。為此，陽極室和陰極室中的一個隔室中的流體壓力通常基于另一隔室中的流體壓力來控制，例如使用膨脹器。

因此，WO 2011/083502公開了一種控制燃料電池的方法，其中陰極室中的流體壓力保持在低于閾值壓力的目標壓力處，所述閾值壓力取決于陽極室中的壓力，以避免破壞電池的膜。

然而，用作控制另一隔室中的流體壓力的參考的隔室中的流體壓力以不受控制的方式增加。燃料電池的流體壓力的這種不受控制的增加有可能大大損害燃料電池，因此必須使燃料電池停止。這導致電池的膜的重復且不受控制的機械應(yīng)力，這可能損害它們。

本發(fā)明的一個目的是確保燃料電池的電化學電池的電解質(zhì)層的壽命，同時限制燃料電池的安全停止。

為此，本發(fā)明涉及一種用于控制上述類型的燃料電池的方法，進一步包括以下步驟：