[發明專利]燃料電池系統及其低溫吹掃方法

有效

• 申請號: 202010047923.8
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111224131B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 何一凡
• 申請（專利權）人: 上海重塑能源科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04119
• 分類號: H01M8/04119;H01M8/04537
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 盧杰

1.一種燃料電池系統的低溫吹掃方法，所述燃料電池系統包括電堆(1)、向電堆(1)供給燃料的陽極系統(2)、向電堆(1)供給氧化劑的陰極系統(3)以及冷卻電堆(1)的冷卻系統(4)，其特征在于，所述低溫吹掃方法包括以下步驟：

燃料電池系統執行低溫吹掃，通過冷卻系統(4)將進入電堆(1)的冷卻液的溫度調節至預設溫度范圍，使燃料電池系統內的水蒸氣冷凝成液態水；在低溫吹掃中，調節電堆(1)的電流至最小電流值，使電堆(1)以最小電流值進行拉載，并且實時監測陽極流阻和陰極流阻，判斷陽極流阻和陰極流阻是否均為穩定值，若陽極流阻和陰極流阻中至少一個處于不穩定狀態，則燃料電池系統繼續低溫吹掃；若陽極流阻和陰極流阻均為穩定值，則燃料電池系統結束低溫吹掃；

所述陽極流阻的測試過程為：在所述陽極系統(2)中，獲取向所述電堆(1)內供燃料的燃料進氣壓值，獲取從所述電堆(1)內向外排氣的燃料出氣壓值，計算燃料進氣壓值與燃料出氣壓值之間的差值，所述差值為所述陽極流阻；

所述陰極流阻的測試過程為：在所述陰極系統(2)中，檢測向所述電堆(1)內供氧化劑的氧化劑進氣壓值，所述氧化劑進氣壓值為所述陰極流阻。

2.根據權利要求1所述的燃料電池系統的低溫吹掃方法，其特征在于：所述燃料電池系統在執行低溫吹掃前獲取關機命令，預判關機后燃料電池系統的內部溫度是否低于警戒低溫值，若否則燃料電池系統進入關機狀態，若是則低溫吹掃。

3.根據權利要求1所述的燃料電池系統的低溫吹掃方法，其特征在于：在所述陽極流阻和陰極流阻均為穩定值且燃料電池系統結束低溫吹掃前，需判斷進入電堆(1)內的冷卻液的液溫是否低于預設溫度，若是則燃料電池系統結束低溫吹掃，若否則判斷第一次液溫判斷和最后一次液溫判斷之間的液溫判斷總時長是否超過預設時長，若液溫判斷總時長超過預設時長，則燃料電池系統結束低溫吹掃，若液溫判斷總時長不超過預設時長，則繼續執行低溫吹掃。

4.根據權利要求1所述的燃料電池系統的低溫吹掃方法，其特征在于：在所述陽極流阻和陰極流阻均為穩定值且燃料電池系統結束低溫吹掃前，需判斷進入電堆(1)內的冷卻液的液溫是否屬于預設溫度范圍內，若是則燃料電池系統結束低溫吹掃，若否則判斷電堆(1)的單片電壓是否低于預設電壓，若單片電壓低于預設電壓，則燃料電池系統結束低溫吹掃，若單片電壓不低于預設電壓，則繼續執行低溫吹掃。

5.根據權利要求1所述的燃料電池系統的低溫吹掃方法，其特征在于：在執行低溫吹掃中，實時判斷從開始執行低溫吹掃至當前時刻所累計的運行總時長是否超過警戒時長時，若是則燃料電池系統結束吹掃動作，若否則燃料電池系統繼續執行低溫吹掃。

6.根據權利要求1所述的燃料電池系統的低溫吹掃方法，其特征在于：在所述燃料電池系統執行低溫吹掃中，將陽極系統(2)內的燃料流速提高至最大流速，將陰極系統(3)內的氧化劑流速提高至最大流速。

7.一種燃料電池系統，其特征在于，包括：

電堆(1)；

向電堆(1)供給燃料的陽極系統(2)，陽極系統(2)包括伸入電堆(1)的燃料輸入流道(21)、伸出電堆(1)的燃料輸出流道(22)、與燃料輸出流道(22)連通的分水器(23)以及連接分水器(23)和燃料輸入流道(21)的燃料循環流道(24)，燃料輸入流道(21)上設有第一燃料氣壓傳感器(211)，燃料輸出流道(22)上設有第二燃料氣壓傳感器(221)，分水器(23)還與一排氣排液管路(6)連通，燃料循環流道(24)上設有循環泵(241)；

向電堆(1)供給氧化劑的陰極系統(3)，陰極系統(3)包括氧化劑供給流道(31)、與氧化劑供給流道(31)連通的增濕器(32)以及連通增濕器(32)和電堆(1)的氧化劑輸入流道(33)和氧化劑輸出流道(34)，氧化劑供給流道(31)上設有空壓機(311)，增濕器(32)與所述排氣排液管路(6)連通，氧化劑輸入流道(33)上設有氧化劑氣壓傳感器(331)；

冷卻電堆(1)的冷卻系統(4)，冷卻系統(4)按照冷卻液流經方向依次包括伸出電堆(1)的冷卻液輸出流道(41)、內外循環散熱系統以及伸入電堆(1)的冷卻液輸入流道(42)，冷卻液輸入流道(42)上設有液溫傳感器(421)，內外循環散熱系統和冷卻液輸入流道(42)之間設有調溫閥(43)，內外循環散熱系統包括相互并聯的內循環散熱管路(44)和外循環散熱管路(45)；

控制器，所述第一燃料氣壓傳感器(211)、第二燃料氣壓傳感器(221)、循環泵(241)、空壓機(311)、氧化劑氣壓傳感器(331)、液溫傳感器(421)以及調溫閥(43)均與控制器通信連接以實現如權利要求1至權利要求6任一項所述的低溫吹掃方法。