一种质子交换膜燃料电池电堆冷启动能力评估方法技术

本发明专利技术涉及一种燃料电池冷启动能力评估方法。所述方法包括以下步骤：1)设定燃料电池电堆允许的最大单体电压偏差δ

【技术实现步骤摘要】
一种质子交换膜燃料电池电堆冷启动能力评估方法
本专利技术涉及燃料电池
，具体涉及一种质子交换膜燃料电池电堆冷启动能力评估方法。
技术介绍
燃料电池具有效率高、排放少、无污染和燃料多样化的优点，在汽车、飞机、潜艇、通讯等领域有广泛的应用前景，尤其在汽车领域，燃料电池汽车具有零排放、加注快、长续航等优点，已成为新能源汽车未来的重要发展方向。但是燃料电池在环境温度较低时很容易发生冻结，导致电池无法运行或运行很短时间就被迫停机，反复启动会破坏电池内部结构，严重影响电池寿命，因此，燃料电池电堆冷启动能力的研究成为热点。目前，燃料电池电堆冷启动方面的研究主要有两方面，一方面是针对冷启动能力测试系统的研究，例如CN104111425A公开一种燃料电池冷启动分区性能测试系统及测试方法，所述测试系统包括燃料电池、氧化剂供给单元、燃料供给单元、装夹单元、加湿单元、冷却管、高低温箱、分区测试板、负载单元、数据采集单元和数据处理单元；所述测试方法为：分区测试板替代燃料电池的阳极板；使高低温箱内的温度达到设定的低温环境温度；给燃料电池提供氧化剂和燃料，使其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池电堆冷启动能力评估方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n(1)设定燃料电池电堆允许的最大单体电压偏差δ

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池电堆冷启动能力评估方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)设定燃料电池电堆允许的最大单体电压偏差δmax和阴极计量比SRc，在单体电压偏差δ不超过最大电压偏差δmax的条件下，运转电堆，得到所述电堆的最低允许输出总电压值VSRc和对应的电流值ISRc；
(2)利用VSRc和ISRc，计算得到所述阴极计量比SRc下电堆的发热功率PSRc和产水速率RWSRc；
(3)利用发热功率PSRc和产水速率RWSRc，以及如式(1)所示的公式，计算得到所述阴极计量比SRc下电堆的水伴热值QSRc；
QSRc＝PSRc/RWSRc(1)
(4)利用水伴热值QSRc，以及如式(2)所示的公式，计算得到所述电堆的冷启动能力指数Percs值；



其中，Ncell是电堆中单体的数量，Ncell≥1；A是单体的活性面积；Cstack是电堆的平均热容；
所述Percs值越大，所述电堆冷启动能力越强。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述单体电压偏差δ利用如式(3)所述的公式计算得到；
δ＝Vmean-Vmin(3)
其中，Vmean是电堆中所有单体电压的平均值；Vmin是电堆中所有单体电压的最低值。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述阴极计量比SRc为1-2.5，优选为1.05-1.8；
优选地，步骤(1)所述设定阴极计量比SRc的组数n≥2，优选为3-10，进一步优选为4-8。


4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述发热功率PSRc利用如式(4)所示的公式计算得到；
PSRc＝(VHHV-VSRc)×ISRc(4)
其中，VSRc和ISRc分别是阴极计量比SRc下，电堆的最低允许输出总电压值和对应的电流值；VHHV是电堆的高热值电位。


5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述产水速率RWSRc利用如式(5)所述的公式计算得到；



其中，是水的摩尔质量；F为法拉第常数。


6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)获取至少两组不同阴极计量比SRc下的水伴热值QSRc，将最大值定义为所述电堆的特征水伴热值
优选地，步骤(3)获取3-10组不同阴极计量比SRc下的水伴热值QSRc，优选为获取4-8组不同阴极计量比SRc下的水伴热值QSRc。


7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述冷启动能力指数Percs值利用如式(6)所示的公式得到；

【专利技术属性】
技术研发人员：许德超，赵子亮，赵洪辉，盛夏，丁磊，潘兴龙，金守一，刘颖，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22