[发明专利]一种质子交换膜燃料电池及其故障处理方法

说明书

本发明涉及一种质子交换膜燃料电池及其故障处理方法，该质子交换膜燃料电池包括电池堆、气体管道、进气过桥孔结构以及屏蔽装置，电池堆由多个单电池堆叠而成，每个单电池具有阳极进气孔和阴极进气孔；屏蔽装置包括多个与阳极进气孔一一对应布置的屏蔽单元，供以封闭阳极进气孔。本发明提供的质子交换膜燃料电池的每个单电池通过分别设置有屏蔽单元用于关闭对应的阳极进气孔，当某一个或几个单电池出现故障时，能够通过关闭其阳极进气孔来屏蔽该故障单电池。而其余的正常单电池继续工作，无需修复好故障单电池就能恢复燃料电池的运转，大幅缩短的燃料电池的重启时间。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种质子交换膜燃料电池及其故障处理方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池核心部件电堆是由多节单电池组成，每节单电池由膜电极和阴极板、阳极板组成，相邻的阴极板和阳极板背靠背组成双极板。

大功率电堆是目前的发展趋势，在膜电极活性区域面积一定的前提下，单电池节数越多，电堆能够提供的功率越大。但是随着单电池节数的增多，电堆的可靠性逐渐降低。尤其电堆使用一段时间后，很容易出现某节单电池膜电极穿孔和开裂而导致阴阳极气体互窜，只要其中一片膜电极发生穿孔或开裂等非拆堆而不可修复的故障，将导致整个电堆都不能使用，严重影响设备的使用。

经过对现有技术的文献检索，发现针对质子交换膜燃料电池单电池穿孔、开裂等非拆堆而不可修复的故障进行处理一般都是对整个电堆进行拆装，更换新的膜电极及相关组件再投入使用。燃料电池电堆结构特点决定其拆装、维修复杂，并且需要专用设备，需要较长时间的维修才能恢复运行。特别是当使用环境下不具备维修条件时，一旦发生类似故障将使燃料电池长时间无法工作。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种质子交换膜燃料电池及其故障处理方法，用以解决现有技术中质子交换膜燃料电池中某一单电池出现非拆堆而不可修复的故障时，需要关闭整个燃料电池直至该单电池修复完毕，需要长时间才能重启燃料电池的技术问题。

本发明提供一种质子交换膜燃料电池及其故障处理方法，该质子交换膜燃料电池包括：电池堆、气体管道、进气过桥孔结构以及屏蔽装置，电池堆由多个单电池堆叠而成，每个单电池具有阳极进气孔和阴极进气孔；气体管道包括阳极进气总管和阴极进气总管，进气过桥孔结构包括多个连通阳极进气总管的阳极进气单元和多个连通阴极进气总管的阴极进气单元，阳极进气单元与阳极进气孔一一对应连通，阴极进气单元与阴极进气孔一一对应连通；屏蔽装置包括多个与阳极进气孔一一对应布置的屏蔽单元，供以封闭阳极进气孔。

进一步的，单电池包括依次间隔布置的阳极板、膜电极以及阴极板，阳极板与膜电极之间形成阳极气体流场，阴极板与膜电极之间形成阴极气体流场；阳极进气孔位于阳极板并连通阳极气体流场，阴极进气孔位于阴极板并连通阴极气体流场。

进一步的，相邻两个单电池的阳极板和阴极板之间形成间隙。

进一步的，阳极进气单元和阴极进气单元布置于间隙内，阳极进气单元连通相邻的阳极气体流场；阴极进气单元连通相邻的阴极气体流场。

进一步的，屏蔽单元包括密封件以及作动件，密封件布置于阳极气体流场内并且与阳极板和膜电极均密封滑动连接，作动件与密封件传动连接，供于移动密封件以封闭阳极进气孔。

进一步的，作动件包括拉杆、顶推部以及挡板，拉杆布置于挡板与密封件之间，顶推部与拉杆固定连接；在拉杆运动过程中，拉杆具有初始的第一位置和封闭阳极进气孔的第二位置，当拉杆处于第一位置时，阳极进气孔开启；当拉杆处于第二位置时，顶推件抵接挡板与密封件，供于驱动密封件移动以封闭阳极进气孔。

进一步的，气体管道还包括阳极出气总管和阴极出气总管，阳极出气总管连通各个阳极气体流场，阴极出气总管连通各个阴极气体流场。

进一步的，还包括液体管道，液体管道包括冷却液进管和冷却液出管，冷却液进管和冷却液出管分别连通各个间隙。