[發明專利]一種液體燃料電池電堆啟動控制方法

有效

• 申請號: 201711265362.3
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN109873184B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 孫海;甘海波;孫公權
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M8/04225
• 分類號: H01M8/04225;H01M8/0432;H01M8/04537
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 王倩

1.一種液體燃料電池電堆啟動控制方法，其特征在于，通過設置溫度傳感器和電壓或電流傳感器替代濃度傳感器，對液體燃料電池電堆進行啟動控制，包括以下步驟：

1)連接液體燃料電池系統與電子負載，在恒電壓U_s或恒電流I_s條件下放電，通過預設不同燃料進料濃度和不同燃料電池電堆溫度，檢測燃料電池電堆的電流值或電壓值，根據濃度-溫度-電流/電壓的關系，得到電流隨溫度變化的直線斜率k或電壓隨溫度變化的直線斜率k’；

2)連接液體燃料電池系統與電子負載，并使其在恒電壓U_s或恒電流I_s條件下放電，實時監測其電流I或電壓U，并監測溫度傳感器的溫度值T；通過第一和/或第二液泵逐漸增加燃料混合器中的燃料濃度，并根據k或k’計算實時等效電流I_x或等效電壓U_x；

3)每間隔Δt時間檢測一次電壓U或電流I，以及溫度傳感器的溫度值T，計算等效電流I_x或等效電壓U_x；當設定采樣區間內等效電流I_x或等效電壓U_x單調遞減時，調取數據庫中記錄的最大等效電流I_max或最大等效電壓U_max,計算啟動等效電流I_con或啟動等效電壓U_con；否則，計算等效電流的最大值或等效電壓最大值作為新的最大等效電流I_max或最大等效電壓U_max，并更新數據庫；

4)監測過程中當溫度傳感器的溫度值T大于等于某設定溫度T_s時，通過調節燃料混合器中的燃料濃度和/或放電參數，使液體燃料電池系統在額定功率下穩定放電；否則，繼續監測溫度傳感器的溫度值T以及，放電電流I或放電電壓U，并計算此時的等效電流I_x或等效電壓U_x，調整液體燃料的進料量，直到溫度傳感器的溫度值T大于等于設定溫度T_s；

所述通過第一和/或第二液泵逐漸增加燃料混合器中的燃料濃度具體為，每間隔Δt₁時間調整一次泵速，后一次第一液泵與第二液泵速率的比例大于前一次第一液泵與第二液泵速率的比例；

所述根據k或k’計算實時等效電流I_x或等效電壓U_x通過下式得到：

I_x＝I+k×(T_x-T) (1)

U_x＝U+k’×(T_x-T) (2)

T_x為設定的燃料電池電堆工作等效溫度。

2.根據權利要求1所述的一種液體燃料電池電堆啟動控制方法，其特征在于所述不同燃料進料濃度和不同燃料電池電堆溫度具體為：

不同燃料進料濃度：設定至少4個濃度數值；其中，最大值的取值范圍為1.1-2.5mol/L，最小值的取值范圍為0.1-0.5mol/L，且任一相鄰兩個濃度值之間的差值大于等于所有相鄰兩個濃度值之間差值平均值的1/3；

不同燃料電池電堆溫度：設定至少4個溫度數值；其中，最小值的取值范圍為10-30℃，最大值的取值范圍為50-80℃，且任一相鄰兩個溫度值之間的差值大于等于所有相鄰兩個溫度值之間差值平均值的1/3。

3.根據權利要求1所述的一種液體燃料電池電堆啟動控制方法，其特征在于：所述數據庫中最大等效電流I_max或最大等效電壓U_max的初始值為設定值，或者為燃料電池電堆以初始濃度低于閾值C_min的溶液啟動，按照步驟1)、2)、3)順序操作時出現的最大等效電流I_max或最大等效電壓U_max。

4.根據權利要求1所述的一種液體燃料電池電堆啟動控制方法，其特征在于所述啟動等效電流I_con或啟動等效電壓U_con通過下式得到：

ΔI、ΔU為設定值。