[發明專利]一種燃料電池系統及其運行方法

有效

• 申請號: 201810480558.2
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN110504470B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 顧志軍
• 申請（專利權）人: 江蘇清能新能源技術股份有限公司;海盛氫能汽車有限公司
• 主分類號: H01M8/04298
• 分類號: H01M8/04298;H01M8/04089;H01M8/04828;H01M8/04537
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司 31266
• 代理人: 姜龍;徐迅

本發明公開了一種燃料電池系統和運行燃料電池系統的方法。其中，該燃料電池系統包括燃料電池、控制器、開關、供氧設備以及輸出電路；其中，燃料電池包括正極和負極；燃料電池為陰極封閉式燃料電池；控制器用于驅動控制信號以調整供氧設備的供氧氣流相對于輸出電流的電化學計量比；其中，電化學計量比為α，α滿足：1≤α≤4；控制器與開關、供氧設備以及燃料電池電氣連接，燃料電池與輸出電路電氣連接。本發明的方法利用本發明的燃料電池系統，優化燃料電池性能而中斷輸出的時間非常短，因此非常有利于提供更穩定的輸出。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，更具體地涉及一種燃料電池系統以及運行這種燃料電池系統的方法。

背景技術

燃料電池，能以較高的效率將氫氣與氧氣(通常是空氣中的氧氣)直接轉化為電能，反應副產品是純水。因此具有節能、環保等優點。

為了提高燃料電池的輸出性能，國外提出了稱為Starvation的技術，通過短時間(例如數秒鐘)減少甚至中斷供氧，使得氧氣供給不能滿足電化學反應所需，同時燃料電池輸出電壓跌落，甚至接近0V。經過Starvation處理后的燃料電池，性能會有明顯的提高和恢復，但在使用中性能又會緩緩下滑。

由于Starvation并非一勞永逸，因此需要經常性地實施，才能將燃料電池的輸出性能維持在較高的水平。但是，Starvation期間，由于減少甚至中斷供氧以及電壓跌落，燃料電池無法對外輸出；同時由于減少或者中斷供氧需要調控風機/風門等機械裝置，因此每次處理執行Starvation的時間難以縮短。此缺點制約了Starvation技術的推廣使用。

因此，本領域急需開發新的具有較高輸出性能的燃料電池系統及其運行方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種輸出性能高的燃料電池系統及其運行方法。

在本發明的第一方面，本發明提供了一種燃料電池系統。所述系統包括燃料電池、控制器、開關、供氧設備以及輸出電路；其中，

所述燃料電池包括正極和負極；

所述燃料電池為陰極封閉式燃料電池；

所述控制器用于驅動控制信號以調整所述供氧設備的供氧氣流相對于輸出電流的電化學計量比；其中，所述電化學計量比為α，α滿足：1≤α≤4；

所述控制器與所述開關、所述供氧設備以及所述燃料電池電氣連接，所述燃料電池與所述輸出電路電氣連接。

優選地，所述供氧設備為供氧設備或壓縮空氣缸和可控減壓閥的組合設備。

在另一優選例中，所述系統還包括限壓器。

在另一優選例中，所述開關與所述燃料電池的正極和負極直接連接。

在另一優選例中，所述開關與所述燃料電池的正極和負極間接連接。

在另一優選例中，所述系統中還包括保險絲。

在另一優選例中，所述開關為MOSFET。

在另一優選例中，所述開關包括源極、漏極和門極。

在另一優選例中，所述燃料電池和所述輸出電路之間設有二極管。

在另一優選例中，所述燃料電池和所述輸出電路之間設有固態繼電器。

在另一優選例中，所述系統還包括排熱系統。

在另一優選例中，所述系統還包括排水系統。

在另一優選例中，所述系統還包括安全裝置。

在本發明的第二方面，本發明提供了一種運行燃料電池系統的方法。所述方法包括以下步驟：