[发明专利]一种用于燃料电池检测与控制的装置

说明书

本发明公开了一种用于燃料电池检测与控制的装置，由N个相互并联的子集流板构成，在装置内，通过设置不同等压开关的通断状态，使燃料电池能够工作在单电池模式和多分区组模式，其中，在单电池模式下，所有等压开关全部闭合，所有子集流板的阴极侧电势相等，这样模拟实际情况中正常工作的单节燃料电池进行检测；在多分区组模式下，等压开关按实际要求闭合，将单节燃料电池设置为不同数量的子集流板的组合，对子集流板间电压的变化，组合内电流的变化进行检测，通过控制电阻接入开关的导通时间，设置各子集流板的放电电阻的接入时间，从而控制放电电阻降低启停过程中电池的损耗。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，更为具体地讲，涉及一种用于燃料电池检测与控制的装置。

背景技术

燃料电池是一种稳定，高效，清洁的发电装置，通过氢气和空气进行反应产生电能，反应产物仅为水，电能和热量。是解决现有能源问题的一项重要技术。燃料电池的寿命问题一直是制约燃料电池大规模产业化的因素之一，同时也是燃料电池技术发展的瓶颈，在各种影响燃料电池寿命的因素中，频繁的启停过程对燃料电池耐久性的影响较为严重。

燃料电池的阳极侧在启动与停机过程中会形成氢气/空气界面，界面的存在会导致反向电流和阴极侧高电压的产生，进而导致催化剂层碳载体的腐蚀，碳载体的腐蚀是造成电池性能降低和寿命衰减的重要原因。

现有的分析燃料电池启动与停机过程的方法主要有两种，第一种是在实验室模拟实际情况进行加速实验，经过多次循环后，通过分析电池的受损情况来研究启停过程的寿命衰减问题，但这种方法由于无法监测到电池内部的反应情况，因此不能对产生寿命衰减的原因进行很好的分析。

第二种方法为使用分区电池技术对电池内部电流变化情况进行检测。此方法可以对启停过程中寿命衰减的原理进行研究。

分区电池技术通过在电池中加入已划分多个采样区的集流板，来对电池内部不同区域的电流进行测量。但现有的分区电池检测装置结构单一，功能性不足，仅可测得各反应区产生或流过的电流，无法描绘不同反应区之间的电流流动和电压变化情况，所提供的信息量少，无法很好的分析复杂的启停过程。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于燃料电池检测与控制的装置，能够针对性的对燃料电池在启停过程中的电流与电压的变化进行测量，从而控制放电电阻降低启停过程中电池的损耗。

为实现上述发明目的，本发明一种用于燃料电池检测与控制的装置，其特征在于，包括：膜电极、嵌有流道的阳极侧集流板与阴极侧集流板；在燃料电池中，氢气与氧气在膜电极发生反应产生的电流经由两侧的阳极侧集流板与阴极侧集流板的金属集流区域流道进行收集，再将收集到的电流用于燃料电池的检测；

其中，所述阳极侧集流板的金属集流区域流道与膜电极阳极侧相接触，且所有的金属集流区域流道互相连通，电势相等；

所述阴极侧集流板沿流道方向由N×1个相互并联的子集流板构成，每个子集流板的金属集流区域流道相互断开，仅收集每个子集流板内流经的电流；

在阴极侧集流板中，第1至N-1个子集流板的结构相同，均包括金属集流区域流道，第一电流传感器，第二电流传感器，第一电压传感器，电阻接入开关，放电电阻，第一区间连接点和第二区间连接点；

阴极侧集流板的金属集流区域流道与膜电极阴极侧相接触，收集膜电极上对应子集流板产生或流过的电流；

第一电流传感器的两端分别与阴极侧集流板的金属集流区域流道和第一区间连接点相连，用以测量该子集流板中对应膜电极区域产生或流过的电流；

第二电流传感器的两端位于第一区间连接点和第二区间连接点之间，用以测量相邻两个子集流板之间流动的电流；

第一电压传感器两端分别与第一区间连接点和阳极侧集流板的金属集流区域流道相连，用以测量该子集流板中对应膜电极区域的电压；