【技术实现步骤摘要】
一种氢空质子交换膜燃料电池无增湿条件启动及运行方法
本专利技术涉及氢空质子交换膜燃料电池
,更具体的涉及一种可实现的无增湿条件燃料电池启动及运行方法。
技术介绍
质子交换膜燃料电池是一种将储存在燃料(如,氢气)和氧化剂(如,氧气)的化学能,通过电化学反应直接转化为电能的发电装置,具有效率高、环境友好、响应速度快、功率范围广、发电单元模块化等特点,适宜用作可移动动力电源,电动汽车等。PEMFC中核心部件为膜电极(MEA),MEA中膜的作用是传导质子、阻隔阴阳极气体。由于膜传导质子需要水的参与,一般采用对反应气预增湿方法,保证膜处于良好的水合状态。目前,传统的PEMFC增湿技术按与电池堆的集成紧密程度可分为外增湿与内增湿两类:外增湿是将增湿子系统与电池分开,另外配置一个增湿系统,在反应气体进入电池之前进行增湿,外增湿方法有很多,喷淋增湿、渗透膜增湿、焓轮增湿、鼓泡增湿等,外增湿系统一般占燃料电池系统重量、体积比例较大,系统复杂,辅机功耗高等缺;内增湿是将增湿子系统与电池集成为一体,无需外加增湿装置,在反应气体进入电池之后进行增湿,这种方法虽然可以减少燃料电池增湿系统所占的体积和重量,但增湿系统和电池集成在一起,会对电池有一定影响,存在电池性能下降、衰减过快等隐患。由于燃料电池传统增湿系统存在的一些问题,以干气进气,实现燃料电池启动及稳定运行是燃料电池研发人员一直追求的目标。专利CN101286569A提出了在电池长时间放置后的启动方法,启动时保持阴极气体供应的计量比为1,且燃料电池处于低电压:负0.1V至正0.3V一段时间:30s-60min,该方法认为 ...
【技术保护点】
一种氢空质子交换膜燃料电池无增湿条件启动及运行方法,其特征在于:燃料电池由1节以上电路并连的单电池构成,燃料电池的进气方式采用逆流方式进气;启动时,首先,以电流密度I进行燃料电池的能量输出,直至电压不在向下波动后,按预先设定提高燃料电池的输出电流密度至I+I0,再等到电压不在向下波动后,再次按预先设定提高燃料电池的输出电流密度至I+I0+I1,再等到电压不在向下波动后,重复提高输出电流密度和电压不在向下波动的过程n次,此时输出电流密度为I+I0+I1……+In;n为大于等于2的整数;I为5‑50mA·cm
【技术特征摘要】
1.一种氢空质子交换膜燃料电池无增湿条件启动及运行方法,其特征在于:燃料电池由1节以上电路并连的单电池构成,燃料电池的进气方式采用逆流方式进气;启动时,首先,以电流密度I进行燃料电池的能量输出,直至电压不在向下波动后,按预先设定提高燃料电池的输出电流密度至I+I0,再等到电压不在向下波动后,再次按预先设定提高燃料电池的输出电流密度至I+I0+I1,再等到电压不在向下波动后,重复提高输出电流密度和电压不在向下波动的过程n次,此时输出电流密度为I+I0+I1……+In;n为大于等于2的整数;I为5-50mA·cm-2,I0、I1……和In为5-50mA·cm-2;I+I0+I1……+In为150-300mA·cm-2;此时阴极侧生成的水使得燃料电池质子交换膜阴极侧处于润湿状态,同时部分液态水在膜两侧水浓度梯度的作用下由阴极侧反扩散至阳极侧,避免了膜在干气状态下的脱水问题;电池电压达到稳态,视为燃料电池启动完成;然后,提高燃料电池的输出电流密度至设定的工作电流密度,保持燃料电池在工作电流密度稳定运行。2.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员:郑利民,侯明,艾军,邵志刚,赵洪林,
申请(专利权)人:中国科学院大连化学物理研究所,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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