[發明專利]一種燃料電池水含量的檢測裝置及控制方法

有效

• 申請號: 202010594897.0
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111864238B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 徐曉明;胡昊;梅楠;李辰;孫旭東
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H01M8/04492
• 分類號: H01M8/04492;H01M8/04298
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種燃料電池水含量的檢測裝置，其特征在于，包括燃料電池(12)、控制單元(13)、電控開關閥(14)、空氣罐(15)、調節閥(16)、自動流量計(17)、照度傳感器(9)以及平行光源(1)；

所述控制單元(13)分別和照度傳感器(9)、燃料電池(12)、電控開關閥(14)、調節閥(16)、自動流量計(17)相連接，控制單元(13)在接收來自照度傳感器(9)的電信號和燃料電池(12)的電壓信號從而控制電控開關閥(14)的開閉與調節閥(16)的開度，同時最終調整的結果經由自動流量計(17)再反饋給控制單元(13)，以確定調節閥(16)的開度是否達到控制的需求；所述空氣罐(15)、電控開關閥(14)、調節閥(16)、自動流量計(17)、燃料電池(12)經由管路依次連接，空氣罐(15)為燃料電池(12)提供反應所需的氧氣與空氣吹掃所需要的氣體；

所述燃料電池(12)包括兩片邊緣透光流場板、密封氣體用的密封墊(10)，上下兩層邊緣透光流場板與中間層的膜電極通過密封墊(10)壓緊組成一片燃料電池，按照上述結構依次疊加組成燃料電池堆，平行光源(1)垂直照射于邊緣透光流場板處，在各邊緣玻璃透明處應保持均勻分布并具有相同的光照強度，使其平行射出邊緣透光流場板并由足夠貼近流場板的照度傳感器(9)以接受光信號。

2.根據權利要求1所述的一種燃料電池水含量的檢測裝置，其特征在于，在任一片燃料電池中，上層的邊緣透光流場板上包括玻璃(3)、氧氣流道(4)、冷卻流道(5)、螺栓孔(6)、螺栓孔墊圈凹槽(7)、氫氣流道(8)、有機硅橡膠(11)；利用有機硅橡膠(11)將玻璃(3)粘附在燃料電池流場板的流道延伸處，膠合并風干后加工墊圈凹槽(2)，后塞入密封墊(10)，所述螺栓孔墊圈凹槽(7)的螺栓孔(6)將邊緣透光流場板和膜電極固定起來形成燃料電池堆體；上層的邊緣透光流場板上含有多條肋條通道的氧氣流道(4)，所述冷卻流道(5)內含有垂直流場板方向流入的冷卻液，各層邊緣透光流場板上的冷卻流道(5)相連通，用于調控燃料電池正常工作與進行空氣吹掃時的溫度；下層的邊緣透光流場板上含有多條肋條通道的氫氣流道(8)，和上層的氧氣流道(4)結構相同，氫氣通過上層的氫氣流道(8)入口連通至下層的氫氣流道(8)；所述氧氣流道(4)與氫氣流道(8)為燃料電池供給反應氣體，其中氧氣流道(4)兼具進行空氣吹掃的作用。

3.根據權利要求2所述的一種燃料電池水含量的檢測裝置，其特征在于，在邊緣透明流場板的外邊緣處，刮去多余有機硅橡膠(11)，防止對光線的干擾。

4.根據權利要求2所述的一種燃料電池水含量的檢測裝置，其特征在于，邊緣透光流場板由石墨流場板作為基體，使用有機硅橡膠將玻璃粘結在邊緣處與流道位置對齊。

5.根據權利要求1所述的一種燃料電池水含量的檢測裝置，其特征在于，一個照度傳感器(9)對應n個玻璃透光處，n為正整數。

6.一種燃料電池水含量的檢測裝置的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

控制單元(13)實時監控照度傳感器(9)傳來的照度值，隨燃料電池(12)的運行，氧氣流道(4)內氣態水將逐步增加將引起光通量的小幅下降，且控制單元(13)對比燃料電池(12)的工作電壓下降情況，若各傳感器的算數平均值較小則不進行吹掃；而產生足夠的量的液態水之后，此時總照度閾值低于停機吹掃的要求當產生液態水粘附在邊緣透光流場板壁面或氣體擴散層表面之后，平行光束將發生不同程度的反射與折射，由于各壁面的吸收率與發射率不同，光通量將明顯改變，此時控制單元(13)實時監測到照度傳感器(9)的照度值低于總照度閾值且燃料電池(12)電壓低于正常工作電壓較大，則需進行停機吹掃，此時，由控制單元(13)分析對應于各流道的照度傳感器(9)發出的照度信息；分為以下兩種工作模式：

模式一：當控制單元(13)讀取的中部氧氣流道(4)及靠近入口處氧氣流道(4)的平均照度值低于總照度閾值時，電控開關閥(14)保持打開狀態且使調節閥(16)的初始開度為50％，進行空氣吹掃，在吹掃過程中由控制單元(13)檢測燃料電池(12)一側照度傳感器(9)的變化，在照度值上升時減小調節閥(16)的開度，開度減小后的流量值經自動流量計(17)檢測后傳輸至控制單元(13)以保證開度準確，冷卻流道(5)內的冷卻液保持在50℃到60℃，在總照度超過總照度閾值30％時完成對燃料電池的吹掃；

模式二：當控制單元(13)讀取的中部氧氣流道(4)及靠近出口處氧氣流道(4)的平均照度值低于總照度閾值時，電控開關閥保持打開狀態且使調節閥的初始開度為80％，進行空氣吹掃；在吹掃過程中由控制單元(13)檢測燃料電池(12)一側照度傳感器(9)的變化，在照度值上升時減小調節閥(16)的開度，開度減小后的流量值經自動流量計(17)檢測后傳輸至控制單元(13)以保證開度準確，冷卻流道(5)內的冷卻液保持在50℃到60℃，在總照度超過總照度閾值30％時完成對燃料電池的吹掃。