[其他]启动燃料电池动力系统的方法

说明书

本发明涉及启动燃料电池动力系统的方法，特别是用于启动增压燃料电池产生动力系统的方法，该增压燃料电池产生动力系统中有一个放置于压力容器中並在压力下操作的燃料电池叠堆。

通常，燃料电池动力系统的启动是如下进行的：首先加热燃料电池叠堆到燃料电池可发生反应的温度，供处理气体给燃料电池叠堆，然后在燃料电池叠堆的输出电路加载一个直流电阻利用燃料电池反应的热量将它加热到予定的工作温度或它的最佳工作温度。在予定的工作温度上，燃料电池叠堆产生的额定输出功率提供给外部负载。在这种增压燃料电池动力系统中在燃料电池叠堆加热到予定温度以后，需要对压力容器里充入的处理气体，冷却气体及惰性气体增压到额定的压力。

然而，在燃料电池叠堆启动过程中利用通常的方法适当地控制它的操作条件是困难的，因为有许多要控制的参变量，例如：燃料电池叠堆的温度，处理气体的压力和供应量，处理气体中的蒸气压力及放电电流等。如果在启动操作时可变参量发生了任何失调，燃料电池叠堆将会导致到困难的工作条件，结果降低了动力系统的寿命性能。特别是，如用吸湿的材料，例如：使用了磷酸作为电介质时，与处理气体中的蒸气压力成比例的电解液的体积可能发生明显的变化。如果水的吸收使磷酸电解液的体积显著地增加，电解液将漏进气体扩散层（支撑纸）並从燃料电池叠堆中漏出，结果降低了性能。如果由于水的蒸发使电解液的体积减少时，可能导致电池电阻相当明显的增加和/或处理气体跨越的增加，结果使其性能变坏。因此控制电解液的体积对于长期的保持燃料电池动力系统的良好性能是很重要的。

因而，本发明的目的就是提出一种启动燃料电池动力系统的方法，使得在启动时燃料电池动力系统的操作条件适当的控制变得容易。

本发明的另一目的是提出一种启动燃料电池动力系统的方法，它可以制止燃料电池动力系统性能的降低。

本发明解决上述的及另外一些任务是通过所提出的启动燃料电池动力系统的方法，该方法包括：用循环热交换流体加热燃料电池叠堆达到予定工作温度，供增压惰性气体给压力容器和燃料电池叠堆的处理气体容器来增加在处理气体容器和压力容器内的压力使其达到予定的压力，测量叠堆的温度和在处理气体容器中惰性气体的压力，控制供给到所述容器中惰性气体内蒸气的压力使与所述的处理气体体积中测量温度和压力成比例，以便吸湿的电解液体积接近保持不变。

本发明将从下述的结合所示附图的描述作一步的阐明，下面仅是一个最佳实施例的例解。

图1：实施本发明的启动方法的燃料电池动力系统原理图;

图2：实施本发明的控制系统的流程图。

图1表示磷酸电解液燃料电池的动力系统，它包括转换燃料成电功率的燃料电池叠堆1，转换碳氢化合物燃料成富氢的气体混合物的燃料处理装置2。

燃料电池叠堆1包括单个的燃料电池，它和冷却板一起组装成一个或更多的燃料电池叠堆。每个单个的燃料电池包括夹在两极板中间的电解液槽，它有产生气体的通道，即燃料气体通道和氧化剂通道。冷却板有冷却气体通道並布置在每隔几个燃料电池的叠堆里。为了简化图示，在图1上燃料电池用图解法图解地说明燃料电池由处理气体室1A，燃料气体室1B和冷却气体通道1C组成。

安装在压力容器24里的叠堆1连接惰性气体供气管26及惰性气体排气管27，在它们上面分别设置了流量控制阀9和压力控制阀9′。燃料叠堆的处理空气室1A在它的进气口连接处理空气供气管28，並设置了流量控制阀8控制供气管28;在它的排气口连接设有压力控制阀8′的排气管29，具有流量控制阀10的惰性气体供气管37通过处理空气供气管28也连接到处理空气室1A设有流量控制阀14的蒸气供气管36连接到惰性气体供气管37。燃料气体室1B在它的进气口通过具有流量控制阀7的燃料气体供气管30与燃料处理装置2连接，在它的排气口与具有压力控制阀7′的排气管31连接。具有流量控制阀11的惰性气体供气管38通过燃料气体供气管30连接燃料气体室1B。具有流量控制阀13的蒸气供气管35通过惰性气体供气管38也连接到燃料气体室1B。惰性气体供气管26，37和38连接惰性气体源，将惰性气体源例如为具有减压阀的氮气瓶。

冷却气体管道1C安装在具有热交换器5，压气机6和热交换液体用的循环管道25组成的热交换循环回路上。热交换器5连接具有流量控制阀21的管道20，管道20经安装在管道20上的定向控制阀（图上未示出）依次地连接到象水那样的冷却介质源和蒸气那样的热介质源上。