燃料电池以及燃料电池的控制方法技术

本发明专利技术涉及燃料电池以及燃料电池的控制方法。一种燃料电池包括：堆，具有流体在其中流动的管线，并且具有通过开口与管线连通的多个流动空间；屏蔽部，具有在堆的堆叠方向上布置的多个屏蔽带，并且选择性地沿着管线移动以屏蔽多个流动空间中的至少一些；以及驱动器，与屏蔽部耦接以移动屏蔽部。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池以及燃料电池的控制方法
本公开内容涉及燃料电池以及燃料电池的控制方法，并且更具体地，涉及能够通过选择性地屏蔽(shielding，隔离)与燃料电池堆的每个多管线连通的反应空间和冷却空间来解决溢流现象的燃料电池及该燃料电池的控制方法。
技术介绍
燃料电池利用在反应物的氧化还原反应中产生的电子(electronics)的移动来产生电能。在这些反应中，从反应物产生的离子穿过电解质膜而在各电极之间移动，并且通过反应物的化学反应产生的电子移动穿过设置在各个反应物侧的电极。为了提高作为反应物的气体的反应速率，在各电极的外表面设置气体扩散层(GDL)。电解质膜和各电极彼此表面附接，以容易移动离子，其是一种膜电极组件(MEA)。膜电极组件具有薄的厚度和低的硬度。因此，该膜电极组件在接合处理期间可能会容易变形或损坏，因此具有高的次品率，并且甚至在操作时可能容易变形以及损坏。因此，通过在其外周表面上堆叠膜电极组件和气体扩散层以及使用树脂等来注塑成型整合的框架，从而制造其中整合有膜电极组件和气体扩散层的反应层，使得膜电极组件的操作容易性可以得到改善。双极板堆叠在反应层的上表面和下表面，以形成燃料电池，并且电池被堆叠以形成燃料电池堆。在燃料电池堆中，在反应层和双极板之间形成反应空间以使反应气体流动，并且在双极板之间形成冷却空间以允许冷却水流动。在使用氢气和氧气作为反应气体的燃料电池中，如果各反应气体彼此反应，则产生水作为产物。在反应层中，电解质膜需要预定的含水量以移动反应离子。然而，如果通过氢气与氧气反应而产生的水量增大，则电解质膜覆盖反应层的表面，以防止反应气体接触反应层，并且因此，不会发生反应。如上所述，其中在各燃料电池中水是反应物并且是过剩的，并且因此由于反应气体导致的化学反应突然减小的现象被称为溢流(flooding)现象。为了防止上述现象，在操作燃料电池时需要去除在各燃料电池中产生的水。提供如现有技术所描述的内容仅用于帮助理解本公开内容的
技术介绍
，并且不应被视为与本领域中的技术人员公知的现有技术相对应。
技术实现思路
本公开内容的目标在于提供一种燃料电池以及该燃料电池的控制方法，其通过选择性地屏蔽一些反应空间和冷却空间，能够有效解决在燃料电池堆的端电池中发生的溢流现象。根据本公开内容的示例性实施方式，一种燃料电池包括：堆，具有流体在其中流动的管线，并且具有通过开口与管线连通的多个流动空间；屏蔽部，具有在堆的堆叠方向上布置的多个屏蔽带，并且选择性地沿着管线移动以屏蔽多个流动空间中的至少一些；以及驱动器，与屏蔽部耦接以移动屏蔽部。燃料电池可进一步包括控制器，该控制器被配置为当在反应空间内发生溢流现象时驱动驱动器以移动屏蔽部，从而将屏蔽带置于流动空间的开口处，以屏蔽流动空间，其中，流动空间可包括反应气体在其中流动的反应空间以及冷却水在其中流动的冷却空间。在流动空间中，管线可包括与反应空间连通的气体管线；以及与冷却空间连通的冷却水管线，屏蔽部可被设置在气体管线上，并且屏蔽带可基于堆的堆叠方向而被置于气体管线的中央部分，以选择性地屏蔽在堆的中央部分形成的反应空间的开口。在流动空间中，管线可包括与反应空间连通的气体管线；以及与冷却空间连通的冷却水管线，屏蔽部可被设置在冷却水管线上，并且屏蔽部的屏蔽带可基于堆的堆叠方向而被置于冷却水管线的两个端部，以选择性地屏蔽在堆的两个端部形成的冷却空间的开口。控制器可检测设置在堆中的各反应层的输出电压以识别反应空间的溢流现象。屏蔽部可设置在管线上，并且可具有在与管线平行的方向上延伸的屏蔽带固定构件，屏蔽带可具有与屏蔽带固定构件耦接的端部，并且屏蔽带固定构件可具有与驱动器耦接的端部以沿着管线移动。屏蔽部的端部可具有与驱动器耦接的齿条，驱动器的输出轴具有小齿轮。屏蔽部的一个端部可具有通过驱动器旋转并缠绕屏蔽部的第一轴，屏蔽部的另一端部可具有通过弹性构件恢复并旋转以及缠绕屏蔽部的第二轴。屏蔽带可被设置为其在管线的长度方向上形成的宽度与在流动空间侧形成的开口的宽度相同。屏蔽带可被设置为它们之间的间隔距离与开口之间的间隔距离相同，以通过移动屏蔽部来同时打开或者屏蔽多个开口。根据本公开内容的另一示例性实施方式，一种燃料电池的控制方法包括：第一确定步骤，通过控制器确定在堆的反应空间内是否发生溢流现象；解决溢流步骤，当在反应空间内发生溢流现象时，通过允许控制器驱动驱动器以对设置在堆的管线上的屏蔽部的位置进行调整，来使用设置在屏蔽部的多个屏蔽带屏蔽在堆中形成的流动空间；第二确定步骤，由控制器来确定通过解决溢流步骤是否解决了反应空间的溢流现象；以及返回步骤，如果控制器在第二确定步骤中确定解决了反应空间的溢流现象，则通过允许控制器驱动该驱动器来调整屏蔽部的位置，以再次打开屏蔽的流动空间。在第一确定步骤和第二确定步骤中，控制器可检测设置在堆中的各反应层的输出电压，以识别是否发生或解决了反应空间的溢流现象。附图说明图1是示出根据本公开内容的示例性实施方式的燃料电池的视图。图2是示出根据本公开内容的示例性实施方式的燃料电池中的气体管线的视图。图3是示出设置在根据在本公开内容中的示例性实施方式的燃料电池中的气体管线侧的屏蔽部的操作过程的示图。图4是示出设置在根据在本公开内容中的示例性实施方式的燃料电池中的冷却水管线侧的屏蔽部的操作过程的示图。图5是示出设置在根据本公开内容的另一示例性实施方式的燃料电池中的气体管线侧的屏蔽部的视图。图6是示出设置在根据本公开内容的另一示例性实施方式的燃料电池中的冷却水管线侧的屏蔽部的视图。图7是示出根据本公开内容中的示例性实施方式的燃料电池的控制方法的流程图。具体实施方式下文中，将参照附图对本公开内容中的示例性实施方式进行说明。如图1到图3所示，根据本公开内容的示例性实施方式的燃料电池包括：堆150，其具有流体在其中流动的管线300，以及具有通过开口153与管线300连通的多个流动空间；屏蔽部210，其具有在堆150的堆叠方向上布置的多个屏蔽带212，并选择性地沿管线300移动以屏蔽多个流动空间中的至少一些；以及驱动器250，其与屏蔽部210耦接以移动屏蔽部210。堆150具有流体在其中流动的管线300，并且具有通过开口153与管线300连通的多个流动空间。图1示出具有管线300的堆150，氢气、氧气和冷却水各自在管线中流动。燃料电池包括：电解质膜，反应物移动通过该电解质膜同时被电离；以及与电极耦接的膜电极组件，电子移动通过该电极，并且膜电极组件的两个表面具有气体扩散层，以改善反应性。如上所述，在本公开内容中，包括了膜电极组件和气体扩散层的一个层被称为反应层170，并且反应层170的两个表面具有双极板160，以形成一个燃料电池。多个燃料电池堆叠以形成燃料电池堆150。此处，考虑在装置中所需的输出电压来设置堆叠的电池数，该装置通常包括燃料电池并且配置成堆150。关于在燃料电池中使用的反应气体，具体地，主要使用氢气和氧气。如果氢气与氧气反应，则产生水作为反应产物。因此，燃料电池是环保的。另外，为了去除从氢气与氧气的化学反应产生的热量，使用冷却水。在反应层170和双极板160之间形成反应空间180，并且因此，氢气或氧气在反应空间180中流动。此外，用于去除由氢气与氧气的化学反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池，包括：堆，具有流体在其中流动的管线，并且具有通过开口与所述管线连通的多个流动空间；屏蔽部，具有在所述堆的堆叠方向上布置的多个屏蔽带，并且选择性地沿着所述管线移动以屏蔽所述多个流动空间中的至少一些流动空间；以及驱动器，与所述屏蔽部耦接以移动所述屏蔽部。

【技术特征摘要】
2015.12.08 KR 10-2015-01744881.一种燃料电池，包括：堆，具有流体在其中流动的管线，并且具有通过开口与所述管线连通的多个流动空间；屏蔽部，具有在所述堆的堆叠方向上布置的多个屏蔽带，并且选择性地沿着所述管线移动以屏蔽所述多个流动空间中的至少一些流动空间；以及驱动器，与所述屏蔽部耦接以移动所述屏蔽部。2.根据权利要求1所述的燃料电池，进一步包括：控制器，被配置为当在反应空间内发生溢流现象时驱动所述驱动器，以移动所述屏蔽部，从而将所述多个屏蔽带定位在所述流动空间的所述开口处以屏蔽所述流动空间，所述流动空间包括反应气体在其中流动的反应空间以及冷却水在其中流动的冷却空间。3.根据权利要求2所述的燃料电池，其中，所述管线包括与所述流动空间中的所述反应空间连通的气体管线以及与所述流动空间中的所述冷却空间连通的冷却水管线，其中，所述屏蔽部被设置在所述气体管线上，并且其中，所述多个屏蔽带的每个被定位在基于所述堆的堆叠方向上的所述气体管线的中央部分，以选择性地屏蔽在所述堆的中央部分形成的所述反应空间的开口。4.根据权利要求2所述的燃料电池，其中，所述管线包括与所述流动空间中的所述反应空间连通的气体管线以及与所述流动空间中的所述冷却空间连通的冷却水管线，其中，所述屏蔽部被设置在所述冷却水管线上，并且其中，所述屏蔽部的所述多个屏蔽带基于所述堆的堆叠方向被定位在所述冷却水管线的两个端部，以选择性地屏蔽在所述堆的两个端部形成的所述冷却空间的开口。5.根据权利要求2所述的燃料电池，其中，所述控制器检测设置在所述堆中的各所述反应层的输出电压以识别所述反应空间的溢流现象。6.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，所述屏蔽部被设置在...

【专利技术属性】
技术研发人员：金正翊，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR