一种启动燃料电池动力系统的方法包括：用循环热交换流体加热燃料电池叠堆达到预定工作温度，供增压惰性气体给压力容器和燃料电池叠堆的处理气体容器来增加在处理气体容器和压力容器内的压力，使其达到预定的压力；测量叠堆的温度和在处理气体容器中惰性气体的压力，控制供给到所述容器中惰性气体内蒸气的压力使与所述的处理气体容器中测量的温度与压力成比例，以便吸湿的电解液的体积接近保持不变．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，特别是用于启动增压燃料电池产生动力系统的方法，该增压燃料电池产生动力系统中有一个放置于压力容器中並在压力下操作的燃料电池叠堆。通常，燃料电池动力系统的启动是如下进行的首先加热燃料电池叠堆到燃料电池可发生反应的温度，供处理气体给燃料电池叠堆，然后在燃料电池叠堆的输出电路加载一个直流电阻利用燃料电池反应的热量将它加热到予定的工作温度或它的最佳工作温度。在予定的工作温度上，燃料电池叠堆产生的额定输出功率提供给外部负载。在这种增压燃料电池动力系统中在燃料电池叠堆加热到予定温度以后，需要对压力容器里充入的处理气体，冷却气体及惰性气体增压到额定的压力。然而，在燃料电池叠堆启动过程中利用通常的方法适当地控制它的操作条件是困难的，因为有许多要控制的参变量，例如燃料电池叠堆的温度，处理气体的压力和供应量，处理气体中的蒸气压力及放电电流等。如果在启动操作时可变参量发生了任何失调，燃料电池叠堆将会导致到困难的工作条件，结果降低了动力系统的寿命性能。特别是，如用吸湿的材料，例如使用了磷酸作为电介质时，与处理气体中的蒸气压力成比例的电解液的体积可能发生明显的变化。如果水的吸收使磷酸电解液的体积显著地增加，电解液将漏进气体扩散层(支撑纸)並从燃料电池叠堆中漏出，结果降低了性能。如果由于水的蒸发使电解液的体积减少时，可能导致电池电阻相当明显的增加和/或处理气体跨越的增加，结果使其性能变坏。因此控制电解液的体积对于长期的保持燃料电池动力系统的良好性能是很重要的。因而，本专利技术的目的就是提出一种，使得在启动时燃料电池动力系统的操作条件适当的控制变得容易。本专利技术的另一目的是提出一种，它可以制止燃料电池动力系统性能的降低。本专利技术解决上述的及另外一些任务是通过所提出的，该方法包括用循环热交换流体加热燃料电池叠堆达到予定工作温度，供增压惰性气体给压力容器和燃料电池叠堆的处理气体容器来增加在处理气体容器和压力容器内的压力使其达到予定的压力，测量叠堆的温度和在处理气体容器中惰性气体的压力，控制供给到所述容器中惰性气体内蒸气的压力使与所述的处理气体体积中测量温度和压力成比例，以便吸湿的电解液体积接近保持不变。本专利技术将从下述的结合所示附图的描述作一步的阐明，下面仅是一个最佳实施例的例解。图1实施本专利技术的启动方法的燃料电池动力系统原理图;图2实施本专利技术的控制系统的流程图。图1表示磷酸电解液燃料电池的动力系统，它包括转换燃料成电功率的燃料电池叠堆1，转换碳氢化合物燃料成富氢的气体混合物的燃料处理装置2。燃料电池叠堆1包括单个的燃料电池，它和冷却板一起组装成一个或更多的燃料电池叠堆。每个单个的燃料电池包括夹在两极板中间的电解液槽，它有产生气体的通道，即燃料气体通道和氧化剂通道。冷却板有冷却气体通道並布置在每隔几个燃料电池的叠堆里。为了简化图示，在图1上燃料电池用图解法图解地说明燃料电池由处理气体室1A，燃料气体室1B和冷却气体通道1C组成。安装在压力容器24里的叠堆1连接惰性气体供气管26及惰性气体排气管27，在它们上面分别设置了流量控制阀9和压力控制阀9′。燃料叠堆的处理空气室1A在它的进气口连接处理空气供气管28，並设置了流量控制阀8控制供气管28;在它的排气口连接设有压力控制阀8′的排气管29，具有流量控制阀10的惰性气体供气管37通过处理空气供气管28也连接到处理空气室1A设有流量控制阀14的蒸气供气管36连接到惰性气体供气管37。燃料气体室1B在它的进气口通过具有流量控制阀7的燃料气体供气管30与燃料处理装置2连接，在它的排气口与具有压力控制阀7′的排气管31连接。具有流量控制阀11的惰性气体供气管38通过燃料气体供气管30连接燃料气体室1B。具有流量控制阀13的蒸气供气管35通过惰性气体供气管38也连接到燃料气体室1B。惰性气体供气管26，37和38连接惰性气体源，将惰性气体源例如为具有减压阀的氮气瓶。冷却气体管道1C安装在具有热交换器5，压气机6和热交换液体用的循环管道25组成的热交换循环回路上。热交换器5连接具有流量控制阀21的管道20，管道20经安装在管道20上的定向控制阀(图上未示出)依次地连接到象水那样的冷却介质源和蒸气那样的热介质源上。燃料处理装置2包括蒸气重整器3和分挡转换器4。增压碳氢化合物燃料如天然气、甲烷气及同类物通过管道32供给燃料处理装置2，在这里碳氢化合物燃料由通过管道33在压力下提供的蒸气重新组成以转换上述物成富氢的气体混合物。富氢的气体混合物通过致冷装置(图中未示出)去除掉包含在混合物里的大部分水蒸气，然后通过管道30供给燃料气体室1B作为燃料气体。在动力系统稳态工作时，供给燃料气体室1B的增压燃料气体和通过管道28供给处理气体室1A的增压处理空气进行反应。在各自的室1A及1B中的压力由控制阀7，7′，8及8′来调节。燃料电池叠堆1利用控制冷却气体来保持在其最佳工作温度180°到190℃的范围中，由压力机6通过循环管25供给冷却气体通道1C的冷却空气通过燃料叠堆1，然后由热交换器5冷却。压力容器24的内部装满象氮气那样的增压惰性气体来保持它的内部压力与处理气体室1A和1B的压力相等。压力容器24的内部压力由控制阀门9和9′的开放角度来调节。为了控制燃料电池动力系统的起动操作，提供由程序控制的微处理机12组成的可编程序控制系统，该微处理机12包括中心处理单元〔CPU〕16，只读存储器〔ROM〕17，随机存取存储器〔RAM〕18和输入/输出接口19。该控制系统进一步由数一模转换器(15a，15b，15c，15d，15e及15f)组成，它们可经驱动电路与各自的流量控制阀13，14，10，11，9及21形成电连接。安装在燃料电池叠堆中的温度探测器(TC)测量它的温度。压力容器24上设置了压力控制器39测量在压力容器24内的压力，且差动测量装置40和41、与处理气体室1A及1B和压力探测器39相连接以测量两个室和容器之间的压力差。湿度探测器22与23各自设置在管道28及30上，这些探测器与输入/输出接口19连接。在短的时间间隔中测量叠堆1的温度T和蒸气压力PH2O，並由各自测量器TC，22，23转换成电信号，在CPU16的控制下通过输入/输出接口19存入RAM18。在短时间间隔里由压力探测器39也测出在压力容器24中的压力P，並转换成电信号通过输入/输出接口19存入RAM18。从差动测量装置40和41来的信号也被送到输入/输出接口19並存入RAM18。存入RAM18的这些数据被后输入的数据更新。根据本专利技术，上述的增压燃料电池动力系统的起动由下列方法来实现。当燃料电池动力系统静止时，处理气体的室1A与1B开始装满氮，並使处理气体室1A与1B保持在额定的压力，及保持压力容器24的内部压力在额定的压力，所有的阀门开始关闭。在叠堆温度T和室压力P逐渐增高期间，阀门以下述的方式，被由存储在ROM17中的程序和存储在RAM18中的数据进行操作的微处理机控制。在燃料电池动力系统的启动开始阶段，首先阀门21由控制系统打开，然后，通过管道20供给热交换器5蒸气用以加热燃料电池叠堆1，使其达到预定的工作温度T0。与此同时，阀门9、10和11由来自数一模转换器15C，15d和15e的信号打开提供增压氮气(干燥状态)给处理本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种启动燃料电池动力系统的方法，其特征在于：该方法包括用循环热交换流体加热燃料电池叠堆达到预定工作温度，供增压惰性气体给压力容器和燃料电池叠堆的处理气体容器来增加在处理气体容器和压力容器内的压力使其达到预定的压力，测量叠堆的温度和处理气体容器中的惰性气体的压力，控制供给到所述容器中惰性气体内蒸气的压力使与所述的处理气体容器中测量的温度与压力成比例，以便吸湿的电解液的体积接近保持不变。
【技术特征摘要】
JP 1985-7-19 160701/851.一种启动燃料电池动力系统的方法，其特征在于该方法包括用循环热交换流体加热燃料电池叠堆达到预定工作温度，供增压惰性气体给压力容器和燃料电池叠堆的处理...
【专利技术属性】
技术研发人员：古川修弘，村上修三，西冈正人，
申请(专利权)人：三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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