一种氢燃料电池电堆活化系统及方法技术方案

本发明专利技术揭示了一种氢燃料电池电堆活化系统及方法，所述活化系统包括氢燃料电池电堆、超级电容、绝缘栅双极型晶体管IGBT、DC‑DC变换器、直流接触器、电压检测电路、主控制电路；电压检测电路连接DC‑DC变换器的输出，当检测到DC‑DC变换器的输出低于设定值时，发送反馈信号至主控制电路；主控制电路控制DC‑DC变换器限流，氢燃料电池电堆与DC‑DC变换器之间的直流接触器断开，氢燃料电池电堆停止对DC‑DC变换器输出电能；超级电容启动对DC‑DC变换器补电；主控制电路控制IGBT瞬间与氢燃料电池电堆形成短路，IGBT发出设定大的电流至氢燃料电池电堆，对氢燃料电池电堆的质子交换膜进行冲击。本发明专利技术去除氢燃料电池中质子交换膜表面的杂质，大幅提高氢燃料电池性能。

A Kind of Activation System and Method for Hydrogen Fuel Cell Reactor

【技术实现步骤摘要】
一种氢燃料电池电堆活化系统及方法
本专利技术属于电子通讯
，涉及一种升级系统，尤其涉及一种氢燃料电池电堆活化系统；同时，本专利技术还揭示一种氢燃料电池电堆活化方法。
技术介绍
氢燃料电池是使用氢这种化学元素，制造成储存能量的电池。其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。燃料电池对环境无污染。它是通过电化学反应，而不是采用燃烧(汽、柴油)或储能(蓄电池)方式－－最典型的传统后备电源方案。燃烧会释放像COx、NOx、SOx气体和粉尘等污染物。如上所述，燃料电池只会产生水和热。如果氢是通过可再生能源产生的(光伏电池板、风能发电等)，整个循环就是彻底的不产生有害物质排放的过程。氢燃料电池技术已经较为成熟，但如何安全、便捷地制备、运输、使用氢气，是一直困扰着人们的问题；通常的做法是利用储氢罐。然而，储氢罐由于存有大量的氢气，氢气遇火容易爆炸，安全性不高；此外，存储、输送氢气的成本较高，为氢气发电的应用带来困难。最近几年，利用甲醇的移动制氢发电技术已有小范围的产业应用，且制氢发电设备体积小，便于移动。如本申请人在2015年申请的中国专利技术专利CN201510476342.5揭示一种甲醇水重整制氢发电机，包括电控系统、甲醇水进液系统、制氢系统及发电系统，电控系统包括控制主板、供电装置及电力输出端口，控制主板控制甲醇水进液系统、制氢系统及发电系统工作；供电装置包括可充电电池，在制氢发电机启动过程中，其为制氢发电机自身供电；甲醇水进液系统，包括进液总管、输送泵、启动进液电磁阀、启动进液分管、制氢进液电磁阀及制氢进液分管；在制氢发电机启动过程中，启动进液电磁阀打开，制氢进液电磁阀关闭；在制氢发电机制氢过程中，制氢进液电磁阀打开，启动进液电磁阀关闭；本专利技术各部分系统之间配合好，电控系统控制稳定，启动时不需要外接电源供电，甲醇水进液系统成本较低、衔接性好。同时，本申请人在研发的过程中发现，现有燃料电池系统在长时间运行后发出的电能不稳定。有鉴于此，如今迫切需要设计一种氢燃料电池系统，以便克服现有氢燃料电池系统存在的上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种氢燃料电池电堆活化系统，可大幅提高氢燃料电池性能。此外，本专利技术还提供一种氢燃料电池电堆活化方法，可大幅提高氢燃料电池性能。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种氢燃料电池电堆活化系统，所述活化系统包括：氢燃料电池电堆、超级电容、绝缘栅双极型晶体管IGBT、DC-DC变换器、直流接触器、电压检测电路、主控制电路；所述氢燃料电池电堆通过直流接触器连接DC-DC变换器，超级电容连接DC-DC变换器，绝缘栅双极型晶体管IGBT连接氢燃料电池电堆；所述主控制电路分别连接氢燃料电池电堆、超级电容、绝缘栅双极型晶体管IGBT、DC-DC变换器、直流接触器、电压检测电路，控制其动作；所述电压检测电路连接DC-DC变换器的输出，当检测到DC-DC变换器的输出低于设定值时，发送反馈信号至主控制电路；所述设定值为1V～3V；所述主控制电路控制DC-DC变换器限流，氢燃料电池电堆与DC-DC变换器之间的直流接触器断开，氢燃料电池电堆停止对DC-DC变换器输出电能；超级电容启动对DC-DC变换器补电；所述主控制电路控制所述绝缘栅双极型晶体管IGBT瞬间与氢燃料电池电堆形成短路，短路持续时间为0.1S，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT发出设定大的电流600A至氢燃料电池电堆，对所述氢燃料电池电堆的质子交换膜进行冲击，去除质子交换膜表面的杂质。一种氢燃料电池电堆活化系统，所述活化系统包括：氢燃料电池电堆、超级电容、绝缘栅双极型晶体管IGBT、DC-DC变换器、直流接触器、电压检测电路、主控制电路；所述氢燃料电池电堆通过直流接触器连接DC-DC变换器，超级电容连接DC-DC变换器，绝缘栅双极型晶体管IGBT连接氢燃料电池电堆；所述主控制电路分别连接氢燃料电池电堆、超级电容、绝缘栅双极型晶体管IGBT、DC-DC变换器、直流接触器、电压检测电路，控制其动作；所述电压检测电路连接DC-DC变换器的输出，当检测到DC-DC变换器的输出低于设定值时，发送反馈信号至主控制电路；所述主控制电路控制DC-DC变换器限流，氢燃料电池电堆与DC-DC变换器之间的直流接触器断开，氢燃料电池电堆停止对DC-DC变换器输出电能；超级电容启动对DC-DC变换器补电；所述主控制电路控制所述绝缘栅双极型晶体管IGBT瞬间与氢燃料电池电堆形成短路，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT发出设定大的电流至氢燃料电池电堆，对所述氢燃料电池电堆的质子交换膜进行冲击，去除质子交换膜表面的杂质。作为本专利技术的一种优选方案，当检测到DC-DC变换器的输出低于设定值1V～3V时，发送反馈信号至主控制电路。作为本专利技术的一种优选方案，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT与氢燃料电池电堆形成短路的持续时间为0.1S。作为本专利技术的一种优选方案，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT发出500～700A的大电流至氢燃料电池电堆。一种上述氢燃料电池电堆活化系统的活化方法，所述活化方法包括如下步骤：步骤S1、电压检测电路连接DC-DC变换器的输出，当检测到DC-DC变换器的输出低于设定值时，发送反馈信号至主控制电路；步骤S2、主控制电路控制DC-DC变换器限流，氢燃料电池电堆与DC-DC变换器之间的直流接触器断开，氢燃料电池电堆停止对DC-DC变换器输出电能；超级电容启动对DC-DC变换器补电；步骤S3、主控制电路控制所述绝缘栅双极型晶体管IGBT瞬间与氢燃料电池电堆形成短路，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT发出设定大的电流至氢燃料电池电堆，对所述氢燃料电池电堆的质子交换膜进行冲击，去除质子交换膜表面的杂质。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提出的氢燃料电池电堆活化系统，可去除氢燃料电池中质子交换膜表面的杂质，大幅提高氢燃料电池性能。本申请人在研发的过程中，发现现有氢燃料电池系统长时间运行(如500小时以上)时会出现衰减状况。本专利技术利用IGBT、超级电容和DC-DC限流来提升燃料电池性能。当系统监测燃料电池电压下降1V左右(也可以是其他设定值)后，DC-DC启动限流，燃料电池断开输出，超级电容开始补电，IGBT瞬间短路电堆，生成600A大电流(当然也可以根据需要选择其他数值，如500A～800A)，短路时间为0.1S，对质子交换膜冲击，去除表面杂质，从而大幅提升燃料电池的性能。附图说明图1为本专利技术氢燃料电池电堆活化系统的组成示意图。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术的优选实施例。实施例一请参阅图1，本专利技术揭示了一种氢燃料电池电堆活化系统，所述活化系统包括：氢燃料电池电堆1、超级电容3、绝缘栅双极型晶体管IGBT2、DC-DC变换器4、直流接触器5、电压检测电路6、主控制电路。所述氢燃料电池电堆1通过直流接触器5连接DC-DC变换器4，超级电容3连接DC-DC变换器4，绝缘栅双极型晶体管IGBT2连接氢燃料电池电堆1。所述主控制电路分别连接氢燃料电池电堆1、超级电容3、绝缘栅双极型晶体管IGBT2、DC-DC变换器4、直流接触器5、电压检测电路6，控制其动作。所述电压检测电路6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢燃料电池电堆活化系统，其特征在于，所述活化系统包括：氢燃料电池电堆、超级电容、绝缘栅双极型晶体管IGBT、DC‑DC变换器、直流接触器、电压检测电路、主控制电路；所述氢燃料电池电堆通过直流接触器连接DC‑DC变换器，超级电容连接DC‑DC变换器，绝缘栅双极型晶体管IGBT连接氢燃料电池电堆；所述主控制电路分别连接氢燃料电池电堆、超级电容、绝缘栅双极型晶体管IGBT、DC‑DC变换器、直流接触器、电压检测电路，控制其动作；所述电压检测电路连接DC‑DC变换器的输出，当检测到DC‑DC变换器的输出低于设定值时，发送反馈信号至主控制电路；所述设定值为1V～3V；所述主控制电路控制DC‑DC变换器限流，氢燃料电池电堆与DC‑DC变换器之间的直流接触器断开，氢燃料电池电堆停止对DC‑DC变换器输出电能；超级电容启动对DC‑DC变换器补电；所述主控制电路控制所述绝缘栅双极型晶体管IGBT瞬间与氢燃料电池电堆形成短路，短路持续时间为0.1S，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT发出设定大的电流600A至氢燃料电池电堆，对所述氢燃料电池电堆的质子交换膜进行冲击，去除质子交换膜表面的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种氢燃料电池电堆活化系统，其特征在于，所述活化系统包括：氢燃料电池电堆、超级电容、绝缘栅双极型晶体管IGBT、DC-DC变换器、直流接触器、电压检测电路、主控制电路；所述氢燃料电池电堆通过直流接触器连接DC-DC变换器，超级电容连接DC-DC变换器，绝缘栅双极型晶体管IGBT连接氢燃料电池电堆；所述主控制电路分别连接氢燃料电池电堆、超级电容、绝缘栅双极型晶体管IGBT、DC-DC变换器、直流接触器、电压检测电路，控制其动作；所述电压检测电路连接DC-DC变换器的输出，当检测到DC-DC变换器的输出低于设定值时，发送反馈信号至主控制电路；所述设定值为1V～3V；所述主控制电路控制DC-DC变换器限流，氢燃料电池电堆与DC-DC变换器之间的直流接触器断开，氢燃料电池电堆停止对DC-DC变换器输出电能；超级电容启动对DC-DC变换器补电；所述主控制电路控制所述绝缘栅双极型晶体管IGBT瞬间与氢燃料电池电堆形成短路，短路持续时间为0.1S，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT发出设定大的电流600A至氢燃料电池电堆，对所述氢燃料电池电堆的质子交换膜进行冲击，去除质子交换膜表面的杂质。2.一种氢燃料电池电堆活化系统，其特征在于，所述活化系统包括：氢燃料电池电堆、超级电容、绝缘栅双极型晶体管IGBT、DC-DC变换器、直流接触器、电压检测电路、主控制电路；所述氢燃料电池电堆通过直流接触器连接DC-DC变换器，超级电容连接DC-DC变换器，绝缘栅双极型晶体管IGBT连接氢燃料电池电堆；所述主控制电路分别连接氢燃料电池电堆、超级电容、绝缘栅双极型晶体管IGBT、DC-DC变换器、直流接触器、电压检测电路，控制其动作；所述电压检测电路连接DC-DC变换器的输出，当检测到D...

【专利技术属性】
技术研发人员：向华，马进，
申请(专利权)人：广东合即得能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44