[发明专利]一种液体燃料电池电堆启动控制方法

说明书

本发明涉及一种液体燃料电池电堆启动控制方法，通过设置温度传感器和电压或电流传感器替代浓度传感器，对液体燃料电池电堆进行启动控制，本发明与现有技术相比，打破了燃料浓度传感器对液体进料燃料电池推广的限制；同时本方案适用于各类液体进料燃料电池，具有启动时间可调，启动初始燃料浓度适用范围广，初始温度适用范围宽等优点，且启动过程稳定。

技术领域

本发明在于提供一种直接液体燃料电池无浓度传感器控制电堆启动的方法。

背景技术

燃料电池具有发电效率高，环境友好，比能量高，可持续发电等优势，在车载电源，离网电站，动力电源等方面可发挥重要作用。液体进料燃料电池同时又具有燃料携带方便，易于加注燃料等优势，在移动便携式电源方面广泛的应用前景。

为保证液体进料燃料电池性能及稳定性，通常在线稀释的高浓度燃料至较低浓度后，在进入电堆。所以，动态调控进入电堆中燃料的浓度就成为核心技术。

传统的调控燃料浓度的方式为在电堆入口前放置燃料浓度传感器，将浓度信号实时传输至控制系统，进行反馈控制。但燃料浓度传感器往往不能同时兼顾成本和寿命，使其应用大大受限，限制了燃料电池的推广。如美国ISSYS公司的甲醇浓度传感器售价近10000元，几乎与一套小型燃料电池系统的价格相当，而基于电化学原理的传感器，其寿命低于3个月，而且需要长期保湿。

为解决传感器限制对燃料电池推广造成的阻碍，国内外众多研究机构提出基于电堆自身的运行参数直接反馈控制进入电堆的燃料浓度，实现燃料电池的稳定运行，但大多控制方案集中于DMFC稳态运行、动态变载等阶段。在启动过程中，若直接按照稳态运行的方案控制进料，则电堆启动时间较长，甚至按照部分方案控制无法实现启动。

本发明针对液体进料燃料电池的启动过程，基于电堆性能随燃料浓度变化的单峰性，提出一种通过电堆电压或电流或功率和温度反馈进料，实现液体进料燃料电池无浓度传感器快速且稳定启动的控制方案。

发明内容

针对上述技术不足，本发明的目的提供一种不采用浓度传感器，而通过温度传感器和电压或电流传感器的液体燃料电池电堆启动控制方法。启动过程中，需要控制恒压或恒流放电。若恒压放电，需监测电流。电流与温度共同反馈控制。恒流亦然。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种液体燃料电池电堆启动控制方法，通过设置温度传感器和电压或电流传感器替代浓度传感器，对液体燃料电池电堆进行启动控制，包括以下步骤：

1)连接液体燃料电池系统与电子负载，在恒电压U_s或恒电流I_s条件下放电，通过预设不同燃料进料浓度和不同燃料电池电堆温度，检测燃料电池电堆的电流值或电压值，根据浓度-温度-电流/电压的关系，得到电流随温度变化的直线斜率k或电压随温度变化的直线斜率k’；

2)连接液体燃料电池系统与电子负载，并使其在恒电压U_s或恒电流I_s条件下放电，实时监测其电流I或电压U，并监测温度传感器的温度值T；通过第一和/或第二液泵逐渐增加燃料混合器中的燃料浓度，并根据k或k’计算实时等效电流I_x或等效电压U_x；

3)每间隔Δt时间检测一次电压U或电流I，以及温度传感器的温度值T，计算等效电流I_x或等效电压U_x；当设定采样区间内等效电流I_x或等效电压U_x曾单调递减时，调取数据库中记录的最大等效电流I_max或最大等效电压U_max,计算启动等效电流I_con或启动等效电压U_con；否则，计算等效电流的最大值或等效电压最大值作为新的最大等效电流I_max或最大等效电压U_max，并更新数据库；