对于燃料电池系统中最小电池电压下降速率的选择性反应技术方案

一种监测燃料电池组中燃料电池的电压下降速率以确定所述电压下降是否由阴极反应物缺乏或阳极反应物缺乏造成的系统和方法。所述方法查看燃料电池的降低电压以确定电压降低速率是否表明燃料电池阳极的氢缺乏正在发生。所述方法还查看燃料电池的正在降低的实际电压以确定其是否低于预定的最小电压阈值，这同样表明燃料电池阳极的氢缺乏正在发生。如果氢缺乏正在发生，所述方法基于速率和电压水平的任意一者来对燃料电池组进行功率限制。

Selective reaction of the minimum cell voltage drop rate in a fuel cell system

A system and method for monitoring a voltage drop rate of a fuel cell in a fuel cell stack to determine whether the voltage drop is caused by a lack of a cathode reactant or a lack of an anode reactant. The method looks at the reduction voltage of the fuel cell to determine whether the voltage reduction rate indicates that hydrogen deficiency is occurring in the anode of the fuel cell. The method also looks at the decreasing actual voltage of the fuel cell to determine whether it is below a predetermined minimum voltage threshold, which also indicates that hydrogen deficiency is occurring in the anode of the fuel cell. If hydrogen deficiency is occurring, the method limits power to the fuel cell stack based on any one of the rate and voltage levels.

【技术实现步骤摘要】
对于燃料电池系统中最小电池电压下降速率的选择性反应
本专利技术总体上涉及一种用于确定燃料电池组中低性能燃料电池的电压下降是否由阳极反应物缺乏而造成的系统和方法，并且更特别地，涉及一种用于通过将电压下降速率与预定阈值比较，来确定燃料电池组中低性能燃料电池的电压下降是否由阳极缺乏而造成的系统和方法。
技术介绍
氢气是一种非常有吸引力的燃料，因为它洁净并且能够用于在燃料电池中高效地生产电力。氢燃料电池是一种电化学装置，其包括在其间具有电解液的阳极和阴极。阳极接收氢气并且阴极接收氧气或空气。氢气在阳极中离解以产生自由的质子和电子。质子穿过电解液到达阴极。质子与氧气和电子在阴极发生反应而产生水。来自阳极的电子无法穿过电解液，并且因此在被发送到阴极之前被引导通过负载以完成工作。质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种用于车辆的受欢迎的燃料电池。PEMFC总体上包括固态聚合物电解液质子导电膜，例如全氟磺酸膜。阳极和阴极典型地包括极细的催化剂粒子（通常为铂（Pt）），其被支撑在碳粒子上并与离聚物混合。催化剂混合物沉积在膜的相反侧。阳极催化剂混合物、阴极催化剂混合物和膜的组合定义了一种膜电极组件（MEA本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于操作燃料电池系统的方法，所述燃料电池系统包括燃料电池组，所述燃料电池组具有电气串联联接的多个燃料电池，所述方法包括：监测所述燃料电池组中燃料电池的电压；确定最小电压燃料电池的电压正在随着时间而降低；如果电压降低速率大于预定的阈值速率，确定所述最小电压燃料电池的电压降低是否由所述燃料电池阳极的氢缺乏而造成；如果所述最小电压燃料电池的电压低于预定的电压阈值，确定所述最小电压燃料电池的电压降低是由所述最小电压燃料电池阳极的氢缺乏而造成；并且如果确定了所述最小电压燃料电池的电压降低是由所述最小电压燃料电池阳极的氢缺乏所造成，对所述燃料电池组的输出进行功率限制。

【技术特征摘要】
2013.01.21 US 13/7462271.一种用于操作燃料电池系统的方法，所述燃料电池系统包括燃料电池组，所述燃料电池组具有电气串联联接的多个燃料电池，所述方法包括：监测所述燃料电池组中燃料电池的电压；确定最小电压燃料电池的电压正在随着时间而降低；如果电压降低速率大于预定的阈值速率，确定所述最小电压燃料电池的电压降低是否由所述燃料电池阳极的氢缺乏而造成；如果所述最小电压燃料电池的电压低于预定的电压阈值，确定所述最小电压燃料电池的电压降低是由所述最小电压燃料电池阳极的氢缺乏而造成；并且如果确定了所述最小电压燃料电池的电压降低是由所述最小电压燃料电池阳极的氢缺乏所造成，对所述燃料电池组的输出进行功率限制。2.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述燃料电池组进行功率限制包括随电压降低速率的幅度而变地对所述电池组进行功率限制。3.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述燃料电池组进行功率限制包括基于反应物的短缺量而限制所述燃料电池组的电流输出，所述反应物的短缺量由所观测的电压下降速率与可能的最大电压下降速率的差值确定。4.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述燃料电池组进行功率限制包括以离散的步骤对所述燃料电池组进行功率限制，其中对正在发生氢缺乏的确定在每个功率限制步骤之间执行。5.根据权利要求1所述的方法，还包括如果确定了所述电压下降是由电压振荡造成，确定所述最小电压燃料电池的电压降低是由电压振荡造成并且不是由氢缺乏造成，并且阻止对所述燃料电池组的功率限制。6.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述最小电压燃料电池的电压降低是由氢缺乏造成的，是基于所述最小电压燃料电池中阳极电极和阴极电极的催化剂装载量而确定的，其中与所述阴极电极的催化剂装载量相比，所述阳极电极的催化剂装载量允许更高的电压降低和电压降低速率。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定电压阈值大约为-200mV。8.根据权利要求1所述的方法，其中，监测所述燃料电池组中燃料电池的电压包括以离散的采样时间来监测所述燃料电池组中所述燃料电池的电压，以从一个采样时间到下一个采样时间对于最小电压燃料电池而产生delta电压。9.一种用于操作燃料电池系统的方法，所述燃料电池系统包括燃料电池组，所述燃料电池组具有电气串联联接的多个燃料电池，所述方法包括：监测所述燃料电池组中燃料电池的电压；确定最小电压燃料电池的电压正在随着时间而降低；如果电压降低速率大于预定的阈值速率，确定所述最小电压燃料电池的电压降低是否由所述最小电压燃料电池阳极的氢缺乏而造成；并且如果确定了所述最小电压燃料电池的电压降低是由所述最小电压燃料电池阳极的氢缺乏所造成，对所述燃料电池组进行输出功率限制。10.根据权利要求9所述的方法，其中，对所述燃料电池组进行功率限制包...

【专利技术属性】
技术研发人员：DR勒布策尔特，B拉克什马南，S加纳帕蒂，S斯尔吉瓦罗夫里亚，BJ克林格曼，MJ基弗，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US