[发明专利]用于诊断燃料电池堆的含水状态的方法

说明书

本发明提供一种用于诊断燃料电池堆的含水状态的方法，包括以下步骤：将具有预定频率的交流(AC)信号施加到燃料电池堆，以从对应于AC信号的燃料电池堆的输出电压和输出电流计算电解质膜阻抗、阳极阻抗和阴极阻抗中的每个；以及基于电解质膜阻抗、阳极阻抗和阴极阻抗来诊断燃料电池堆的含水状态。

相关申请的交叉引用

本申请根据中国专利法要求于2017年10月26日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2017-0140467的权益，所述申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及用于诊断燃料电池堆的含水状态的方法。

背景技术

作为燃料电池系统的主电源的燃料电池堆是通过氢气与氧气之间的氧化还原反应产生电力的设备。

从储氢气罐将高纯度氢气供应到燃料电池堆的阳极，并且通过空气压缩机或另一个空气供应设备将大气中的空气引入燃料电池堆的阴极。

在阳极中，进行氢气的氧化反应，从而产生质子和电子，并且如上所述产生的质子和电子通过电解质膜和隔板移动到阴极。在阴极中，执行从阳极移动的质子和电子与由空气供应设备供应的空气中的氧气参与的还原反应，从而通过电子的流动同时产生水和电能。

当燃料电池堆与适当水平相比变得干燥或潮湿时，发生其中限制反应气体移动通过诸如气体扩散层、阳极、阴极等的孔或者损坏电解质膜的现象，使得燃料电池堆的性能和耐久性可被劣化。

然而，根据现有技术的燃料电池系统不包括可以精确地诊断燃料电池堆的含水状态的部件。因此，根据现有技术的燃料电池系统具有由于燃料电池堆的干燥(dry)或淹没(flood)而导致燃料电池堆的性能和耐久性劣化的问题。

发明内容

本公开的方面提供了一种用于诊断燃料电池堆的含水状态的方法，所述方法能够准确地诊断燃料电池堆的含水状态。

本公开的方面还提供了一种用于诊断燃料电池堆的含水状态的方法，所述方法能够单独地诊断电解质膜、阳极和阴极的含水状态。

本公开的方面还提供了一种用于诊断燃料电池堆的含水状态的方法，所述方法能够根据燃料电池系统的驱动方面将燃料电池堆的含水量控制在适当水平。

根据本公开的示例性实施例，用于诊断燃料电池堆的含水状态的方法包括：步骤(A)，即将具有预定频率的交流(AC)信号施加到所述燃料电池堆，以从对应于所述AC信号的所述燃料电池堆的输出电压和输出电流计算电解质膜阻抗、阳极阻抗和阴极阻抗中的每个；以及步骤(B)，即基于所述电解质膜阻抗、所述阳极阻抗和所述阴极阻抗来诊断所述燃料电池堆的所述含水状态。

步骤(A)可包括步骤(A1)，即在将具有预定第一频率的第一AC信号施加到所述燃料电池堆的状态下测量所述燃料电池堆的第一输出电压和第一输出电流，并且将从所述第一输出电压和所述第一输出电流导出的所述燃料电池堆的第一阻抗设置为所述电解质膜阻抗。

可确定所述第一频率，使得所述阳极阻抗和所述阴极阻抗与所述第一阻抗的比率小于预定参考比率。

步骤(A)可进一步包括步骤(A2)，即在将具有低于所述第一频率的第二频率的第二AC信号施加到所述燃料电池堆的状态下测量所述燃料电池堆的第二输出电压和第二输出电流，并且将通过从所述燃料电池堆的第二阻抗减去在所述步骤(A1)中导出的所述电解质膜阻抗计算的阻抗值设置为所述阳极阻抗，所述第二阻抗从所述第二输出电压和所述第二输出电流导出。

可确定所述第二频率，使得所述阴极阻抗与所述第二阻抗的比率小于预定参考比率。