[發明專利]一種燃料電池恢復方法

有效

• 申請號: 202110394495.0
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113097539B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 周鴻波;郭志陽;陸建山;王勃
• 申請（專利權）人: 金華氫途科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04223
• 分類號: H01M8/04223;H01M8/04537;H01M8/04746
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 張榮鑫

本發明提出了一種燃料電池恢復方法，包括如下步驟：S1、檢測燃料電池系統輸出額定功率的衰減比例；判斷額定功率的衰減比例是否大于衰減閾值；S2、系統自檢是否符合恢復條件；S3、逐步降低陰極入口壓力，陽極入口壓力維持高于陰極壓力，平均單片電壓V0逐漸減低V1；若最低單片電壓低于最低額定平均單片電壓V2，則升高反應氣體入口壓力使最低單節電壓高于最低額定平均單片電壓V2；S4、通過循環步驟3中降低?升高反應氣體入口壓力，完成燃料電池系統的性能恢復。通過該方法，燃料電池電堆的活化過程可以在整車上完成，駕駛員不必將車輛行駛至指定的維修點，電堆的恢復處理更加及時，能夠有效避免由于恢復不及時而影響電堆的使用壽命。

技術領域

本發明涉及燃料電池發動機系統技術領域，特別涉及一種燃料電池恢復方法。

背景技術

燃料電池電堆是燃料電池發動機系統最核心零部件之一，是由上百節單電池串聯構成的一種發電裝置。燃料電池系統在整車上長時間運行過程中，在實際應用中需要經歷啟停、負載周期循環以及低溫冷啟動等動態工況變化。動態工況包括物理方面和化學方面，物理方面：車輛在動態選行過程中由于電流載荷的瞬態變化引起反應氣壓力、溫度、濕度等頻繁波動，導致材料本身或部件結構的機械性損傷，化學方面：由于動態過程載荷的變化，引起電壓波動，導致材料化學衰減尤其在啟動、停車、怠速以及帶有高電位的動態循環過程中材料性能會加速衰減，如催化劑的溶解和聚集，聚合物降解等。在啟停工況等導致的電位循環作用下，作為氧化過程中的中間產物，如果Pt-Ox(-OH,-O)大量存在，則鉑顆粒表面的氧氣難以與質子和電子反應，表觀來看，就是電堆性能下降。但在鉑以離子態溶解之前，這些中間產物可以通過典型的操作工況如大電流低電位下進行電化學還原。

中國專利CN101582513B公開了一種質子交換膜燃料電池活化方法：步驟為①向陰極供應空氣，陽極供應氫氣，保持開路電壓；②切斷空氣供應，降低開路電壓；③供應空氣使電壓恢復初始開路電壓；通過開路電壓在0.2V~0.9V之間循環，還原陰極催化劑表面的氧化層，實現電極性能的恢復過程，該方法雖然可以恢復燃料電池性能然而帶來不可逆損傷即燃料電池處于長時間的開路狀態下，會對電極中質子交換膜造成較大不可逆的衰減，快速降低燃料電池的使用壽命。

另一方面，在較低的電勢環境下，空氣中的雜質如硫化物會吸附在催化層表面形成硫化膜（Pt-SO3-等），在車輛正常運行過程中催化層表面吸附的硫化物無法解吸從而導致燃料電池的劣化，隨著硫化物吸附量的積累，導致燃料電池性能衰減嚴重從而導致車輛無法運行。

發明內容

本發明的目的在于克服不損傷燃料電池系統而提供的一種直接的可恢復安裝在燃料電池車輛內的燃料電池電堆衰減性能而無需將燃料電池電堆從車輛上拆下來的方法。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

本申請公開了一種燃料電池恢復方法，包括如下步驟：

S1、檢測燃料電池系統輸出額定功率的衰減比例；判斷額定功率的衰減比例是否大于衰減閾值，若是，進入下一步；若否，則燃料電池無需恢復；

S2、系統自檢是否符合恢復條件；若是，進入下一步；若否，則無法恢復；

S3、在額定電流檔位下，逐步降低陰極入口壓力，降壓步長為2~10KPa，間隔1~30秒，陽極入口壓力維持高于陰極壓力0~30KPa，平均單片電壓V0逐漸減低V1；若最低單片電壓低于最低額定平均單片電壓V2，則升高反應氣體入口壓力使最低單節電壓高于最低額定平均單片電壓V2，升壓步長2~10KPa，間隔1~30秒，所述V0為0.6~0.7V，V1為0.3~0.5V，V2為0.2~0.3V；

S4、通過循環步驟3中降低-升高反應氣體入口壓力，實現電堆的平均單片電壓在V0~V1之間循環若干次，直到額定功率衰減比例低于衰減閾值，完成燃料電池系統的性能恢復。