[发明专利]一种燃料电池堆性能恢复方法及系统

说明书

本发明公开了一种燃料电池堆性能恢复方法及系统，包括以下步骤：设置燃料电池堆阴极空气内部循环供应，并对燃料电池堆输出单体电池电压进行检测；燃料电池堆处于性能恢复工况，开启所述燃料电池堆阴极空气内部循环供应，当检测到单体电池电压低于第一阀值电压时，燃料电池堆切换为正常运行工况；燃料电池堆处于正常运行工况，停止所述燃料电池堆阴极空气内部循环供应，当检测到单体电池电压高于第二阀值电压时，燃料电池堆切换为性能恢复工况。本发明使燃料电池堆性能快速高效恢复的同时，避免燃料电池单节电池或局部区域出现反极，发生不可逆衰减的问题。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，具体涉及一种燃料电池堆性能恢复方法及系统。

背景技术

目前，商业化质子交换膜燃料电池膜电极催化剂以Pt/C催化剂为主，在燃料电池长时间停放或低功率运行时，催化剂表面容易形成氧化膜包覆在金属Pt表面，造成催化剂催化活性降低，导致燃料电池堆输出性能发生衰减。现有燃料电池运行控制策略采用电流电池堆运行时减少或停止燃料电池氧化剂供应，增加阴极反极过电位，降低燃料电池输出电压的方法，可以还原催化剂表面氧化物包覆层，达到活化催化剂的效果，提升燃料电池性能。

然而，由于燃料电池堆内部单节电池存在性能差异，包括单节电池质子膜氢气透气率差异、膜电极催化活性差异、单节电池中间位置与两侧位置所处空气气氛环境差异和单节电池内部液态水含量差异，所以，当燃料电池运行时减少或停止氧化剂供应时易出现某一节或多节输出电压下降快、单节不同反应区域缺氧差异大造成反应不均衡、亦或出现单节膜电极局部堵水等现象，这些都可能造成单节电池或局部位置出现反极。同时，当燃料电池堆恢复氧化剂供应时，从氧化剂开始供应到充满整个燃料电池堆阴极腔体，仍然存在一定的时间差，这与恢复供气流量及燃料电池堆节数有关，亦可能造成单节电池或局部位置出现反极。燃料电池单节电池反极会造成电极催化剂载体发生不可逆衰减。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料电池堆性能恢复方法及系统，使燃料电池堆性能快速高效恢复的同时，避免燃料电池单节电池或局部区域出现反极，发生不可逆衰减的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种燃料电池堆性能恢复方法，包括以下步骤：

设置燃料电池堆阴极空气内部循环供应，并对燃料电池堆输出单体电池电压进行检测；

燃料电池堆处于性能恢复工况，开启所述燃料电池堆阴极空气内部循环供应，当检测到单体电池电压低于第一阀值电压时，燃料电池堆切换为正常运行工况；

燃料电池堆处于正常运行工况，停止所述燃料电池堆阴极空气内部循环供应，当检测到单体电池电压高于第二阀值电压时，燃料电池堆切换为性能恢复工况。

作为本发明的进一步改进，当所述燃料电池堆处于性能恢复工况时，持续对燃料电池单节电池电压进行巡检，获取燃料电池堆单体电池电压的最低电压或平均电压，当检测到燃料电池堆单体电池的最低电压或平均电压低于第一阀值时，关闭所述燃料电池堆阴极空气内部循环供应，使燃料电池堆恢复正常运行工况；

当所述燃料电池堆处于正常运行工况时，持续对燃料电池单节电池电压进行巡检，获取燃料电池堆单体电池电压最低电压或平均电压，当检测到燃料电池堆单体电池的最低电压或平均电压高于第二阀值时，开启所述燃料电池堆阴极空气内部循环供应，使燃料电池堆处于性能恢复工况。

作为本发明的进一步改进，所述燃料电池堆处于性能恢复工况时，开始所述燃料电池堆阴极空气内部循环供应，调节循环空气流量，控制由空进管路进入燃料电池堆空气流量与循环空气流量比例。

作为本发明的进一步改进，所述燃料电池堆处于性能恢复工况时，对燃料电池堆输出电流进行调节，使燃料电池单体电压持续稳定变化。

一种燃料电池堆性能恢复系统，包括燃料电池堆、供气管路、电压检测模块和控制器；其中：