[发明专利]一种燃料电池的停机控制电路及其控制方法

说明书

本发明提供了一种燃料电池的停机控制电路，所述燃料电池包括电堆，所述电堆反应需要供应燃料气体和氧化剂气体，所述停机控制电路包括：水泵，用于为所述燃料电池的散热循环回路中的冷却液提供循环动力，所述电堆的正极输出端和负极输出端通过第一开关装置分别与所述水泵的正极输入端和负极输入端耦接，响应于所述燃料电池的电堆从开机状态切换至关机状态，所述第一开关装置从断开状态切换至闭合状态以便于所述水泵继续运转以消耗所述电堆内的剩余燃料气体。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，尤其涉及一种燃料电池的停机控制电路及其控制方法。

背景技术

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高。另外，燃料电池用燃料和氧气作为原料；同时没有机械传动部件，故没有噪声污染，排放出的有害气体极少。因此，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术。

燃料电池的组成与一般电池相同，单体电池是由正负两个电极以及电解质组成，其中，负极为燃料电极，正极为氧化剂电极。燃料电池与一般电池的不同之处在于：一般电池的活性物质贮存在电池内部，因此，一般电池的电池容量有限；燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是作为催化转换的元件，燃料和氧化剂均由外部供给，因此燃料电池是名副其实地把化学能转化为电能的能量转换机器。

燃料电池工作时，外部不断供给燃料和氧化剂进行反应。原则上只要反应物不断输入，反应产物不断排除，燃料电池就能持续发电。氢－氧燃料电池为例，氢－氧燃料电池的反应过程是电解水的逆过程。两个电极的反应分别为：

负极：H₂+2OH^-→2H₂O+2e^-；

正极：1/2O₂+H₂O+2e^-→2OH^-。

完整的氢－氧燃料电池反应为：H2+1/2O2＝＝H2O。

可以理解，燃料电池除其电池本体外，还需要有一套相应的辅助系统，包括燃料供给系统、反应剂供给系统、温度控制系统及排水系统等。

目前，燃料电池已作为动力电源应用于汽车领域，如燃料电池客车。然而，由于燃料电池的特殊性，当燃料电池的电堆停机后，电池堆内部还存在残留的未反应完全的燃料气体，这些燃料气体与氧化剂气体会继续发生电化学反应，导致电堆两侧还存在较高的开路电压，这将危害到维修和检验人员的安全，同时也会对燃料电池电堆的使用寿命造成影响。

现有技术中，通常采用气体吹扫或增加辅助负载的方式来消耗燃料电池中剩余的燃料气体。气体吹扫技术不适用于正常汽车行驶和运营阶段，显然增加燃料电池汽车运营成本。使用辅助负载消耗高压电能，则会造成燃料电池的构造更加复杂，同时由辅助负载消耗掉的高压电能显然被浪费了。

为解决上述问题，本发明旨在提供一种燃料电池的停机控制电路及其控制方法。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。