[發明專利]一種質子交換膜燃料電池停機控制系統及方法

有效

• 申請號: 201711273891.8
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN108039504B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 李葉濤;侯向理;張赫;姚宇希
• 申請（專利權）人: 浙江高成綠能科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04223
• 分類號: H01M8/04223;H01M8/04228
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 趙衛康

本發明涉及燃料電池技術領域，具體為一種質子交換膜燃料電池停機方法。停機步驟如下：（1）保持燃料電池堆的陽極側氫氣供應充足，保持燃料電池堆的陰極側空氣供應充足；（2）停止所述陽極側的氫氣供應；（3）利用輔助負載放電消耗所述燃料電池堆內的氫氣，直至所述燃料電池堆內的氫氣消耗完全并且在所述燃料電池堆內形成負壓；（4）利用所述負壓使得所述空氣以及所述氫氣管路中殘余的氫氣能夠一起經所述進氣口進入所述燃料電池對內部反應完全，并且使得所述空氣和所述排氣管路中殘余的氫氣能夠一起經所述排氣口進入所述燃料電池反應堆內部反應完全；（5）完成停機。有效防止管路內殘留氫氣擴散到陽極腔內與滲入的空氣接觸反應，延長燃料電池壽命。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，具體為一種質子交換膜燃料電池停機方法。

背景技術

根據電解質和結構不同，燃料電池分為堿性燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池、磷酸燃料電池、金屬空氣燃料電池和質子交換膜燃料電池，其中質子交換膜燃料電池由于具有可常溫下快速啟動、功率密度高、工作溫度低、無廢氣排放等優點，目前對質子交換膜燃料電池的研究日益深入，但其商業化仍然存在技術瓶頸問題，如何提高質子交換膜燃料電池壽命是關鍵問題之一。影響燃料電池的壽命因素很多，其中關機后燃料電池堆中的殘余氫氣與滲入的空氣接觸反應是因素之一。

授權公告號CN103259031B，授權公告日2015.9月30日的發明專利公開了一種質子交換膜燃料電池啟動和停機控制方法。其停機控制采用先關閉空氣后關閉氫氣，利用輔助負載閉口系放電，并結合空氣吹掃陽極。能夠減少燃料電池停機的時間消耗。但是，未解決關機后燃料電池堆以及管路中殘余的氫氣影響電池壽命的問題。

發明內容

本發明針對現有技術存在的問題，提出了一種質子交換膜燃料電池停機方法，采用陰極側空氣供應充足，停止氫氣供應，然后利用輔助負載放電消耗燃料電池堆內的氫氣，待氫氣消耗完全，電堆內部形成負壓，利用負壓使燃料電池堆進氣口前端和排氣口后端同時進入空氣，利用空氣消耗管路內殘余氫氣，防止質子交換膜燃料電池在待機狀態下，管路殘余氫氣緩慢擴散到膜電極，與滲入的空氣接觸反應，對催化劑造成損傷。

本發明解決其技術問題所采用如下技術方案：

本發明提供了一種質子交換膜燃料電池停機控制系統，其特征在于，包括：

第一控制閥，安裝在氫氣管路的進氣閥和進氣口之間；

第二控制閥，安裝在排氣管路的排氣口和排氣閥之間；

所述第一控制閥，在燃料電池堆停機之前，使得所述進氣口與所述進氣閥相通；

所述第二控制閥，在燃料電池堆停機之前，使得所述排氣口與所述排氣閥相通；

所述第一控制閥和所述第二控制閥，在所述燃料電池堆停機并且所述燃料電池堆內形成負壓以后，同時將所述進氣口和所述排氣口與空氣相通，使得所述空氣以及所述氫氣管路中殘余的氫氣能夠一起經所述進氣口進入所述燃料電池對內部反應完全，并且使得所述空氣和所述排氣管路中殘余的氫氣能夠一起經所述排氣口進入所述燃料電池反應堆內部反應完全。

作為優選，所述第一控制閥和所述第二控制閥為三通閥；

所述第一控制閥的第一通路使得所述進氣口和所述進氣閥相通，所述第一控制閥的第二通路使得所述進氣口與空氣相通；

所述第二控制閥的第一通路使得所述排氣口和所述排氣閥相通，所述第二控制閥的第二通路使得所述排氣口與空氣相通。

本發明還提供了一種質子交換膜燃料電池停機控制方法，其特征在于，包括步驟：

（1）保持燃料電池堆的陽極側氫氣供應充足，保持燃料電池堆的陰極側空氣供應充足；

（2）停止所述陽極側的氫氣供應；