[发明专利]一种燃料电池停机吹扫的判定方法

说明书

本发明提供一种燃料电池停机吹扫的判定方法，包括如下步骤：步骤一、将燃料电池进行充分活化，确保电池性能稳定；步骤二、对燃料电池进行吹扫，吹扫过程中保持冷却系统开启，维持水温恒定；通过操控平台设定空气供给系统与氢气供给系统按500mA/cm²电流密度的操作条件供应气体，按50mA/cm²电流密度对燃料电池施加电流；步骤三、利用电压测试仪与阻抗测试仪实时监测吹扫过程电压与阻抗变化，验证电压与阻抗间的对应关系，利用电压值的变化作为燃料电池干湿状态的判断依据。本发明简单、实用、有效，通过实时监测到的电压值来判断电池吹扫过程的干湿状态，与现有技术相比，无需额外阻抗测试仪，易于实现，在实际车载燃料电池系统使用中具有很强的实用性。

技术领域

本发明涉及电池停机吹扫技术领域，具体而言，尤其涉及一种燃料电池停机吹扫的判定方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池是一种清洁、高效的能量转换装置，其具有无污染、效率高、噪声小等优点。电池在正常运行停机后需要进行吹扫，而在低温条件下对吹扫要求更加严苛。吹扫结束时膜电极(MEA)的干湿状态至关重要，吹扫过干会导致质子交换膜中的水含量过低导致质子交换膜脱水，加速其机械衰减；吹扫不彻底会因液态水结冰而破坏MEA结构。在实验室条件下可以通过阻抗仪测得阻抗值来判断其水含量，进而判断吹扫是否达到要求，但在车用工况下该方法缺乏实用性与经济性，现阶段的公开文献中缺乏直观、有效的方法来监测堆内水含量，如何判断吹扫是否达到要求是一个技术难题。

现有技术中，燃料电池停机吹扫的判定方法有：(1)一种燃料电池吹扫装置及其控制方法，该燃料电池吹扫装置包括控制单元、检测单元和吹扫单元，其吹扫判断标准是通过控制单元中的阻抗仪读取的阻抗值来判断是否达到吹扫要求。但控制单元利用测得的阻抗值来对吹扫状态进行判断，这需要在燃料电池系统中加入在线阻抗测试仪，这增加了系统的成本及复杂性。(2)燃料电池停机吹扫方法，提出了一种降低吹扫功耗方法，其通过阻抗仪测得的交流阻抗值来判定电堆吹扫过程中不同阶段的吹扫状态，进而采取相应的吹扫控制策略以降低吹扫功耗，电堆吹扫状态的判断也是以阻抗值作为依据。但其提出的降低吹扫功耗的方法同样是基于阻抗测试仪测得的阻抗值来对吹扫策略进行实时调节，同样增加了系统的成本及复杂性。(3)燃料电池系统及其低温吹扫方法，通过冷却系统将进入电堆的冷却液的温度调节至预设温度范围，使燃料电池系统内的水蒸气冷凝成液态水，在吹扫过程中通过实施采集到的阳极和阴极侧的流阻来判断吹扫是否达到要求。虽然其提出的利用阴极和阳极流阻的变化来作为吹扫判断的标准具有一定可实施性，但对压力的测量精度要求较高，供气系统压力的波动对测量的准确性影响较大。

发明内容

根据上述提出的现有判定方法存在的控制单元利用测得的阻抗值来对吹扫状态进行判断，需要在燃料电池系统中加入在线阻抗测试仪，增加了系统的成本及复杂性；基于阻抗测试仪测得的阻抗值来对吹扫策略进行实时调节，同样增加了系统的成本及复杂性；虽然提出的利用阴极和阳极流阻的变化来作为吹扫判断的标准具有一定可实施性，但对压力的测量精度要求较高，供气系统压力的波动对测量的准确性影响较大的技术问题，而提供一种燃料电池停机吹扫的判定方法。本发明主要通过建立燃料电池电压与电池干湿状态间的对应关系，利用吹扫过程电池电压的变化来间接判断电池的干湿状态，将电压作为吹扫标准的判断依据。

本发明采用的技术手段如下：

一种燃料电池停机吹扫的判定方法，包括如下步骤：

步骤一、将燃料电池进行充分活化，确保电池性能稳定；

步骤二、对燃料电池进行吹扫，吹扫过程中保持冷却系统开启，维持水温恒定；通过操控平台设定空气供给系统与氢气供给系统按500mA/cm²电流密度的操作条件供应气体，按50mA/cm²电流密度对燃料电池施加电流；

步骤三、利用电压测试仪与阻抗测试仪实时监测吹扫过程电压与阻抗变化，验证电压与阻抗间的对应关系，利用电压值的变化作为燃料电池干湿状态的判断依据。