[發明專利]一種液體燃料電堆系統停機裝置及停機方法

在審

• 申請號: 202011474825.9
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN114628736A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 王素力;劉一荻;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: H01M8/04228
• 分類號: H01M8/04228;H01M8/04303;H01M8/0432;H01M8/0438;H01M8/04537;H01M8/04955;H01M8/0612
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 校麗麗

本發明屬于燃料電池技術領域，公開了一種等離子體催化重整液體燃料作為氫源進入電堆放電的燃料電池系統停機策略及停機方法，所述的停機裝置包括：電子負載，用于在開始停機后監測電堆加載電流；等離子體反應器，用于將空氣與燃料進行等離子體催化重整后導入所述電堆中；氣泵；液體流量傳感器；空氣流量傳感器；電磁排氣閥；溫度傳感器；電壓傳感器；在本發明中，采用了電堆系統的放電功率與燃料進料量同時降低的停機方法，由此：一方面，能夠在長時間停機過程中仍產生還原性氣體，以防止催化劑過度氧化而劇烈放熱，從而達到保護催化劑的目的；另一方面，能夠在長時間停機過程中，防止由于液泵慣性導致的反應器內殘余大量燃料，進而有效避免積碳現象的發生。

技術領域

本發明屬于燃料電池技術領域，具體涉及一種等離子體催化重整液體燃料作為氫源進入電堆放電的燃料電池系統停機策略及停機方法。

背景技術

等離子體催化重整液體燃料(例如柴油、汽油、乙醇、甲醇)是一種通過等離子體與催化劑協同作用，使得燃料經過化學反應產生高濃度氫氣與低濃度CO的制氫方法，所制取的氫氣可以作為高溫質子交換膜燃料電池的原料。

但是，利用等離子體催化重整液體燃料作為氫源的高溫質子交換膜燃料電池系統，由于系統中電堆降溫(例如由工作溫度180℃降至安全停機溫度120℃)時間長，采用部分氧化重整或自熱重整技術路線時，等離子體催化重整反應器內通入空氣時間較長，導致原本處于還原態的催化劑發生氧化，從而放出大量熱量，甚至能夠超過催化劑的耐受溫度，從而影響催化劑性能，最終降低整體電池系統的可靠性。

另外，在重整液體燃料電池系統中，在進行關機時，由于液泵慣性等原因使得等離子體催化重整反應器內存在殘余燃料，從而會產生積碳，覆蓋催化劑的活性位點，導致催化劑活性降低，進而影響燃料電池系統壽命。

發明內容

鑒于此，為解決上述背景技術中所提出的不足，本發明的目的在于提供一種等離子體催化重整液體燃料作為氫源進入電堆放電的燃料電池系統停機裝置及停機方法。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種液體燃料電堆系統停機裝置，包括：

電子負載，用于在開始停機后監測電堆加載電流；

等離子體反應器，用于將空氣與燃料進行等離子體催化重整后導入所述電堆中；

氣泵，用于向所述電堆通入空氣；

液體流量傳感器，用于監測進入所述等離子體反應器的燃料流量，當所述燃料流量達到第一閾值時，觸發溫度傳感器；

空氣流量傳感器，用于監測進入所述等離子體反應器的空氣流量，當所述空氣流量達到第二閾值時，觸發溫度傳感器；

電磁排氣閥，設置于所述等離子體反應器和所述電堆中間的氣路上，用于連通或者切斷氣路的排空；

溫度傳感器，用于監測所述電堆的溫度，當所述電堆溫度達到溫度閾值時，觸發電壓傳感器，關閉所述氣泵；

電壓傳感器，用于監測所述電堆的電壓，當所述電堆電壓達到電壓閾值時，觸發電磁排氣閥，使所述電磁排氣閥切斷氣路，實現所述電堆系統停機。

優選的，所述的停機裝置還包括空氣壓縮機，用于將空氣壓縮后通入到所述等離子體反應器中。

優選的，所述的停機裝置還包括空氣過濾器，用于過濾通入所述等離子體反應器的空氣。

優選的，所述的停機裝置還包括壓力傳感器，用于監測進入所述等離子體反應器的空氣壓力。

優選的，還包括燃料泵，用于向所述等離子體反應器通入燃料。

優選的，還包括燃料過濾器，用于過濾通入所述等離子體反應器的燃料。