一种氢燃料电池氢气排放控制方法技术

本发明专利技术公开了一种氢燃料电池氢气排放控制方法，涉及燃料电池技术领域，包括以下步骤：步骤S10，标定氢燃料电池在恒功率和变功率运行下的氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻；步骤S20，根据氢燃料电池的实际工况和标定的氢燃料电池在恒功率和变功率运行下的氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻，控制氢气排放阀的开启和关闭。本发明专利技术可以精准控制氢气排放量，一方面能防止氢气杂质气体以及多余水蒸气积累造成氢燃料电池性能下降，另一方面防止过高频率的氢气排放，提高氢气利用率。提高氢气利用率。提高氢气利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种氢燃料电池氢气排放控制方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，特别涉及一种氢燃料电池氢气排放控制方法。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池工作原理是氢气及氧气在催化剂的催化作用下发生氧化还原反应，产生电荷转移，并释放热量。氢气进入燃料电池内部后无法100％全部参与反应，仍有大量氢气未参与反应，为提高氢气利用率一般采用氢气循环使用模式，即未完全参与反应的氢气通过外部管路达到氢气入口处再次进入氢燃料电池内部进行再循环，这样不仅可以提高氢气利用率同时利用氢气循环携带的水对氢气进行加湿。
[0003]现在氢燃料电池时使用的氢气中有少量的杂质气体，在氢气循环过程中，氢气中的杂质因为不能参与反应而在燃料电池系统中逐渐积累，导致氢气浓度降低而且有些杂质气体对催化剂活性有影响，此外阴极反应生成的水也会渗透入阳极并积累，运行一段时间后多余的水会阻碍氢气与反应介质的接触。
[0004]为解决此问题，现有技术一般采用在氢气循环回路上设置氢气排放阀，对循环氢气进行间歇性脉冲排，以达到防止出现杂质气体以及多余水积累造成氢燃料电池性能下降问题。
[0005]现有技术采用固定频率排放氢气，但是对于不同特性不同结构的氢燃料电池，其氢气排放的频率无法确定，排放频率过快会导致氢气利用率降低，并且过高浓度的氢气排放会导致安全问题；而过低频率的排放会导致杂质气体不能及时排放，导致氢燃料电池的性能下降甚至导致氢燃料电池内部催化剂失效而导致氢燃料电池报废。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例提供一种氢燃料电池氢气排放控制方法，其能解决现有技术难以准确控制氢气排放量的技术问题。
[0007]本专利技术实施例提供了一种氢燃料电池氢气排放控制方法，包括以下步骤：
[0008]标定氢燃料电池在恒功率和变功率运行下的氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻；
[0009]根据氢燃料电池的实际工况和标定的氢燃料电池在恒功率和变功率运行下的氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻，控制氢气排放阀的开启和关闭。
[0010]一些实施例中，所述标定氢燃料电池在恒功率和变功率运行下的氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻的步骤，包括：
[0011]在氢燃料电池的怠速功率至峰值功率之间从小到大依次设定若干个标定功率；
[0012]关闭氢气排放阀，将氢燃料电池加载至一个标定功率，并以该标定功率恒功率运行时，记录氢燃料电池氢气的初始浓度并开始计时；
[0013]当氢气的浓度达到预设阈值浓度时开启氢气排放阀，直至氢气的浓度恢复至初始浓度时关闭氢气排放阀，记录氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻；
[0014]依此类推，替换标定功率，记录氢燃料电池在若干个标定功率恒功率运行下氢气
排放阀的开启时刻和关闭时刻。
[0015]一些实施例中，所述标定氢燃料电池在恒功率和变功率运行下的氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻的步骤，包括：
[0016]设定若干个标定加载速率；
[0017]关闭氢气排放阀，将氢燃料电池加载至一个标定功率，并以一个标定加载速率变功率运行时，记录氢燃料电池氢气的初始浓度并开始计时；
[0018]当氢气的浓度达到预设阈值浓度时开启氢气排放阀，直至氢气的浓度恢复至初始浓度时关闭氢气排放阀，记录氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻；
[0019]依此类推，替换标定功率和标定加载速率，记录氢燃料电池在若干个变功率运行下氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻。
[0020]一些实施例中，所述根据氢燃料电池的实际工况和标定的氢燃料电池在恒功率和变功率运行下的氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻，控制氢气排放阀的开启和关闭的步骤，包括：
[0021]若氢燃料电池的当前工况为一个标定功率，并以该当前工况恒功率运行或减功率运行时，根据记录的在该标定功率恒功率运行下氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻，控制氢气排放阀的开启和关闭。
[0022]一些实施例中，所述根据氢燃料电池的实际工况和标定的氢燃料电池在恒功率和变功率运行下的氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻，控制氢气排放阀的开启和关闭的步骤，还包括：
[0023]若氢燃料电池的当前工况为介于两个标定功率之间的一个功率，并以该当前工况恒功率运行或减功率运行时，选取该两个标定功率中功率值较大的标定功率，根据记录的在该标定功率恒功率运行下氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻，控制氢气排放阀的开启和关闭。
[0024]一些实施例中，所述根据氢燃料电池的实际工况和标定的氢燃料电池在恒功率和变功率运行下的氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻，控制氢气排放阀的开启和关闭的步骤，还包括：
[0025]若氢燃料电池的当前工况为一个标定功率，并以一个标定加载速率变功率运行时，根据记录的在该标定功率和标定加载速率变功率运行下氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻，控制氢气排放阀的开启和关闭。
[0026]一些实施例中，所述根据氢燃料电池的实际工况和标定的氢燃料电池在恒功率和变功率运行下的氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻，控制氢气排放阀的开启和关闭的步骤，还包括：
[0027]若氢燃料电池的当前工况为介于两个标定功率之间的一个功率，并以一个标定加载速率变功率运行时，选取该两个标定功率中功率值较大的标定功率，根据记录的在该标定功率和标定加载速率变功率运行下氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻，控制氢气排放阀的开启和关闭。
[0028]一些实施例中，所述根据氢燃料电池的实际工况和标定的氢燃料电池在恒功率和变功率运行下的氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻，控制氢气排放阀的开启和关闭的步骤，还包括：
[0029]若氢燃料电池的当前工况为一个标定功率，并以一个介于两个标定加载速率之间的加载速率变功率运行时，选取该两个标定加载速率中速率值较大的标定加载速率，根据记录的在该标定功率和标定加载速率变功率运行下氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻，控制氢气排放阀的开启和关闭。
[0030]一些实施例中，所述根据氢燃料电池的实际工况和标定的氢燃料电池在恒功率和变功率运行下的氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻，控制氢气排放阀的开启和关闭的步骤，还包括：
[0031]若氢燃料电池的当前工况为介于两个标定功率之间的一个功率，并以一个介于两个标定加载速率之间的加载速率进行功率加载，变功率运行时，选取该两个标定功率中功率值较大的标定功率、该两个标定加载速率中加载速率值较大的标定加载速率，根据记录的在该标定功率和标定加载速率变功率运行下氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻，控制氢气排放阀的开启和关闭。
[0032]一些实施例中，所述标定氢燃料电池在恒功率和变功率运行下的氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻的步骤，包括：
[0033]将氢气储罐、第一调压阀、第一电磁阀、第一流量计、氢气喷射阀连接后与氢燃料电池的氢气进口依次连接，将水气分离器的进口与氢燃料电池的氢气出口连接、水气分离器的第一出口与氢气循环泵的进口连接，将氢气循环泵的出口与氢气喷射阀连接，将阻火器、氢气浓度检测仪本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢燃料电池氢气排放控制方法，其特征在于，包括以下步骤：标定氢燃料电池在恒功率和变功率运行下的氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻；根据氢燃料电池的实际工况和标定的氢燃料电池在恒功率和变功率运行下的氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻，控制氢气排放阀的开启和关闭。2.如权利要求1所述的氢燃料电池氢气排放控制方法，其特征在于，所述标定氢燃料电池在恒功率和变功率运行下的氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻的步骤，包括：在氢燃料电池的怠速功率至峰值功率之间从小到大依次设定若干个标定功率；关闭氢气排放阀，将氢燃料电池加载至一个标定功率，并以该标定功率恒功率运行时，记录氢燃料电池氢气的初始浓度并开始计时；当氢气的浓度达到预设阈值浓度时开启氢气排放阀，直至氢气的浓度恢复至初始浓度时关闭氢气排放阀，记录氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻；依此类推，替换标定功率，记录氢燃料电池在若干个标定功率恒功率运行下氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻。3.如权利要求2所述的氢燃料电池氢气排放控制方法，其特征在于，所述标定氢燃料电池在恒功率和变功率运行下的氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻的步骤，包括：设定若干个标定加载速率；关闭氢气排放阀，将氢燃料电池加载至一个标定功率，并以一个标定加载速率变功率运行时，记录氢燃料电池氢气的初始浓度并开始计时；当氢气的浓度达到预设阈值浓度时开启氢气排放阀，直至氢气的浓度恢复至初始浓度时关闭氢气排放阀，记录氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻；依此类推，替换标定功率和标定加载速率，记录氢燃料电池在若干个变功率运行下氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻。4.如权利要求3所述的氢燃料电池氢气排放控制方法，其特征在于，所述根据氢燃料电池的实际工况和标定的氢燃料电池在恒功率和变功率运行下的氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻，控制氢气排放阀的开启和关闭的步骤，包括：若氢燃料电池的当前工况为一个标定功率，并以该当前工况恒功率运行或减功率运行时，根据记录的在该标定功率恒功率运行下氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻，控制氢气排放阀的开启和关闭。5.如权利要求3所述的氢燃料电池氢气排放控制方法，其特征在于，所述根据氢燃料电池的实际工况和标定的氢燃料电池在恒功率和变功率运行下的氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻，控制氢气排放阀的开启和关闭的步骤，还包括：若氢燃料电池的当前工况为介于两个标定功率之间的一个功率，并以该当前工况恒功率运行或减功率运行时，选取该两个标定功率中功率值较大的标定功率，根据记录的在该标定功率恒功率运行下氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻，控制氢气排放阀的开启和关闭。6.如权利要求3所述的氢燃料电池氢气排放控制方法，其特征在于，所述根据氢燃料电池的实际工况和标定的氢燃料电池在恒功率和变功率运行下的氢气排放阀的开启时刻和关闭时刻，控制氢气排放阀的开启和关闭...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓鹏，张华树，钟兵，刘浪，张斌，
申请(专利权)人：襄阳达安汽车检测中心有限公司，
类型：发明
国别省市：