[发明专利]一种燃料电池启停机控制方法

说明书

本发明涉及一种燃料电池启停机控制方法，包括启动方法和停机方法，所述的停机方法包括以下步骤：S1)控制燃料电池保持运行电流I，分别对燃料电池的阳极和阴极进行第一次吹扫，直至电池的单片高频内阻达到第二内阻R₂；S2)关闭负载，分别对燃料电池的阳极和阴极进行第二次吹扫，直至电池的单片高频内阻达到第三内阻R₃；S3)停止通入空气，继续通入氢气，保持第二设定时间t₂；S4)停止通入氢气，完成停机，与现有技术相比，本发明具有降低燃料电池启停过程性能衰减等优点。

技术领域

本发明涉及燃料电池系统技术领域，尤其是涉及一种燃料电池启停机控制方法。

背景技术

燃料电池能够将燃料和氧化剂的化学能转换为电能，其能量转换效率不受卡诺热机循环理论效率的限制，具有高效、环境友好、安静、可靠性高等优点，在众多领域具有广阔的发展前景。其中质子交换膜燃料电池功率密度高、启动快、对负载变化响应快，成为交通运输领域能源重要发展方向。质子交换膜燃料电池作为车用动力必须要经受高电位、大电流、频变载、零下启动、空气杂质等复杂工况和严苛环境的考验，其中常温下的频繁开启而引起的性能衰减是燃料电池汽车在寿命提高的主要障碍之一。因此，需要开发能够提高启停耐受性的控制方法。

中国专利CN101958422公开了一种提高燃料电池运行耐久性的方法，主要的控制策略是通过设定燃料电池的停机程序来提高燃料电池的寿命。主要是通过提升燃料电池停机后的温度，通过运行可控开关使电池保持在零电压，阴极缺氧的状态下的处理方法。相关的操作步骤：保持阳极氢气正常通入、关闭空压机、电堆短接升温、自然空气进入、排水(打开燃料电池氢气出口电磁阀，将燃料电池中的积累的水通过氢气排出)、关闭氢气供应。该方法利用停机时阳极的氢气消耗空压机的关闭后阴极腔内的氧气，尽量保证N2存在在阴极腔，对设备的密封要求很高，成本高。

中国专利CN103259031公开了一种质子交换膜燃料电池启动和停机控制方法，主要的控制策略是在原质子交换膜燃料电池的基础系统上附加模块化放电电路和空气吹扫，通过设定燃料电池的停机程序来提高燃料电池的寿命。具体实施上是将燃料电池电堆分成若干个模块，在每个电池模块上连接一个由控制开关，一个辅助负载和一个晶体二级管相互串联组成模块化放电电路，控制电池的电压；停机控制方法是采用先关闭空气后关闭氢气，利用辅助负载闭口系放电，并结合空气吹扫阳极残余的氢气。该方法能够在降低电压的操作上尽可能的使各电池电压平均，降低电压的辅助系统复杂，但是其没有解决启停过程中，在高电压(1.4V)情况下阴极催化层的碳载体与水发生反应，造成碳腐蚀，引起金属催化剂的流失、团聚，造成活性面积下降，性能衰减较快的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种降低燃料电池启停过程性能衰减的燃料电池启停机控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种燃料电池启停机控制方法，包括启动方法和停机方法，所述的停机方法包括以下步骤：

S1)控制燃料电池保持运行电流I，分别对燃料电池的阳极和阴极进行第一次吹扫，直至电池的单片高频内阻达到第二内阻R₂；

S2)关闭负载，分别对燃料电池的阳极和阴极进行第二次吹扫，直至电池的单片高频内阻达到第三内阻R₃；

S3)停止通入空气，继续通入氢气，保持第二设定时间t₂；

S4)停止通入氢气，完成停机。

所述的启动方法包括以下步骤：

1)同时对燃料电池的阳极和阴极进行吹扫；

2)保持第一设定时间t₁；