本发明专利技术提供了一种燃料电池电堆的活化方法、系统及装置，活化方法包括以下步骤：向待活化的燃料电池电堆的阳极通入氢气、阴极通入空气或氧气；于自起始时刻至第一时刻间的第一活化时长内，关闭负载；于第一时刻启动负载，将燃料电池电堆加载至第一电流密度，并维持启动负载至第二时刻；于第二时刻关闭负载直至第三时刻；于第三时刻再次启动负载，将燃料电池电堆加载至第二电流密度，并维持启动负载至第四时刻；反复执行上述关闭负载和启动负载步骤，直至燃料电池电堆于最大电流密度下恒流运行第n活化时长后关闭负载。采用上述技术方案后，在保证燃料电池电堆安全的前提下，尽快使燃料电池电堆达到最佳性能。池电堆达到最佳性能。池电堆达到最佳性能。
【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池电堆的活化方法、系统及装置
[0001]本专利技术涉及燃料电池领域，尤其涉及一种燃料电池电堆的活化方法、系统及装置。
技术介绍
[0002]当今全球能源紧张、油价高涨，寻找新能源作为化石燃料的替代品是当务之急。燃料电池是继水力、火力和原子能发电后的第四代发电技术，也是目前唯一同时兼具无污染、高效率、适用广、无噪声和可连续工作的动力装置，被认为是21世纪最有发展前景的高效清洁发电技术。燃料电池的最大特点是反应过程不涉及燃烧，能量转换不受卡诺循环限制，因此能量转换率高达60％
‑
80％，实际使用效率是内燃机的2
‑
3倍。
[0003]为了使得燃料电池电堆最大限度的体现性能输出，在燃料电池电堆装配完成后都需要对燃料电池电堆进行相应的活化。燃料电池电堆的活化相应的需要燃料、电力、时间及人力的消耗，快速高效的活化电池堆，使电池堆达到最优良的性能输出，成为目前燃料电池行业比较重要的需求。
[0004]传统方案的活化过程中，采用多次变流强制活化，活化过程的工作电流增量为ΔI，每增加一次电流的运行时间为t分钟，在工作电流加载到此次活化过程预定的最大电流I
max
后，在该最大工作电流下持续运行t分钟，观察电堆运行的稳定性，然后降载，完成一轮活化过程，每一轮活化时间记为T(T＝t1+t2+....+t
10
)。燃料电池电堆重复X轮活化，总耗时大约T
总
。传统方案的活化耗时长达几个小时甚至几天，并消耗大量氢气，整个过程既增加了生产成本，也延长了生产周期，难以满足燃料电池电堆批量化生产和商业化应用的需求。
[0005]因此，需要一种新型的燃料电池电堆的活化方法、系统及装置，采用变流强制活化方法对燃料电池电堆进行活化。
技术实现思路
[0006]为了克服上述技术缺陷，本专利技术的目的在于提供一种燃料电池电堆的活化方法、系统及装置，在保证燃料电池电堆安全的前提下，尽快使燃料电池电堆达到最佳性能。
[0007]本专利技术公开了一种燃料电池电堆的活化方法，包括以下步骤：
[0008]向待活化的燃料电池电堆的阳极通入氢气、阴极通入空气或氧气，并使燃料电池电堆处于开路状态；
[0009]于自起始时刻至第一时刻间的第一活化时长内，关闭负载，使得燃料电池电堆于第一活化时长内空载；
[0010]于第一时刻启动负载，将燃料电池电堆加载至第一电流密度，并维持启动负载至第二时刻，使得燃料电池电堆于第一时刻至第二时刻间的第二活化时长恒流运行；
[0011]于第二时刻关闭负载直至第三时刻，使得燃料电池电堆于第二时刻至第三时刻间的第三活化时长内空载；
[0012]于第三时刻再次启动负载，将燃料电池电堆加载至第二电流密度，并维持启动负载至第四时刻，使得燃料电池电堆于第三时刻至第四时刻间的第四活化时长恒流运行；
[0013]反复执行上述关闭负载和启动负载步骤，直至燃料电池电堆于最大电流密度下恒流运行第n活化时长后关闭负载，其中，前一启动负载过程中的电流密度小于后一启动负载过程中的电流密度。
[0014]优选地，所述第一活化时长、第三活化时长相等；所述第二活化时长、第四活化时长相等。
[0015]优选地，当燃料电池电堆空载时，一风扇运转对燃料电池电堆散热。
[0016]优选地，向待活化的燃料电池电堆的阳极通入氢气、阴极通入空气或氧气，并使燃料电池电堆处于开路状态的步骤前还包括以下步骤：
[0017]预设一最大电流密度；
[0018]将最大电流密度划分为升序的n份电流密度，并分别即为第一电流密度、第二电流密度直至第n电流密度；
[0019]预设第一电流密度、第二电流密度直至第n电流密度的第一幅值、第二幅值直至第n幅值，其中第一幅值、第二幅值直至第n幅值线性增加，或第一幅值、第二幅值直至第n幅值满足y＝a^x，a＞1。
[0020]优选地，向待活化的燃料电池电堆的阳极通入氢气、阴极通入空气或氧气，并使燃料电池电堆处于开路状态的步骤前还包括以下步骤：
[0021]预设一总活化时间；
[0022]将总活化时间划分为n份空载时长和n份活化时长，且第n空载时长和第n活化时长的时间和恒定；
[0023]预设第n活化时长和第n幅值满足以下关系：第n幅值/最大电流密度的幅值＝第n活化时长/(第n空载时长+第n活化时长)。
[0024]本专利技术还公开了一种燃料电池电堆的活化系统，包括燃料电池电堆、与燃料电池电堆连接的负载，及与负载连接的控制器，
[0025]燃料电池电堆的阳极通入氢气、阴极通入空气或氧气，并使燃料电池电堆处于开路状态；
[0026]控制器于自起始时刻至第一时刻间的第一活化时长内，关闭负载，使得燃料电池电堆于第一活化时长内空载；
[0027]控制器于第一时刻启动负载，将燃料电池电堆加载至第一电流密度，并维持启动负载至第二时刻，使得燃料电池电堆于第一时刻至第二时刻间的第二活化时长恒流运行；
[0028]控制器于第二时刻关闭负载直至第三时刻，使得燃料电池电堆于第二时刻至第三时刻间的第三活化时长内空载；
[0029]控制器于第三时刻再次启动负载，将燃料电池电堆加载至第二电流密度，并维持启动负载至第四时刻，使得燃料电池电堆于第三时刻至第四时刻间的第四活化时长恒流运行；
[0030]控制器反复执行上述关闭负载和启动负载步骤，直至燃料电池电堆于最大电流密度下恒流运行第n活化时长后关闭负载，其中，前一启动负载过程中的电流密度小于后一启动负载过程中的电流密度。
[0031]优选地，还包括风扇；
[0032]当燃料电池电堆空载时，风扇运转对燃料电池电堆散热。
[0033]优选地，控制器内预设一最大电流密度，并将最大电流密度划分为升序的n份电流密度，并分别即为第一电流密度、第二电流密度直至第n电流密度；
[0034]控制器预设第一电流密度、第二电流密度直至第n电流密度的第一幅值、第二幅值直至第n幅值，其中第一幅值、第二幅值直至第n幅值线性增加，或第一幅值、第二幅值直至第n幅值满足y＝a^x，a＞1。
[0035]优选地，控制器内预设一总活化时间，并将总活化时间划分为n份空载时长和n份活化时长，且第n空载时长和第n活化时长的时间和恒定；
[0036]控制器预设第n活化时长和第n幅值满足以下关系：第n幅值/最大电流密度的幅值＝第n活化时长/(第n空载时长+第n活化时长)。
[0037]本专利技术还公开了一种燃料电池电堆的活化装置，活化装置用于实现如上所述的活化方法。
[0038]采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0039]1.经过充分活化后，燃料电池电堆开路接近Voc，电压的下降保持良好的线性变化；
[0040]2.加快活化进程、节省时间、并降低活化过程氢气的消耗量；
[0041]3.变流强制活化工艺耗时更短，这对本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种燃料电池电堆的活化方法，其特征在于，包括以下步骤：向待活化的燃料电池电堆的阳极通入氢气、阴极通入空气或氧气，并使所述燃料电池电堆处于开路状态；于自起始时刻至第一时刻间的第一活化时长内，关闭负载，使得所述燃料电池电堆于第一活化时长内空载；于第一时刻启动负载，将燃料电池电堆加载至第一电流密度，并维持启动负载至第二时刻，使得所述燃料电池电堆于第一时刻至第二时刻间的第二活化时长恒流运行；于第二时刻关闭负载直至第三时刻，使得所述燃料电池电堆于第二时刻至第三时刻间的第三活化时长内空载；于第三时刻再次启动负载，将燃料电池电堆加载至第二电流密度，并维持启动负载至第四时刻，使得所述燃料电池电堆于第三时刻至第四时刻间的第四活化时长恒流运行；反复执行上述关闭负载和启动负载步骤，直至燃料电池电堆于最大电流密度下恒流运行第n活化时长后关闭负载，其中，前一启动负载过程中的电流密度小于后一启动负载过程中的电流密度。2.如权利要求1所述的活化方法，其特征在于，所述第一活化时长、第三活化时长相等；所述第二活化时长、第四活化时长相等。3.如权利要求1所述的活化方法，其特征在于，当所述燃料电池电堆空载时，一风扇运转对所述燃料电池电堆散热。4.如权利要求1所述的活化方法，其特征在于，向待活化的燃料电池电堆的阳极通入氢气、阴极通入空气或氧气，并使所述燃料电池电堆处于开路状态的步骤前还包括以下步骤：预设一最大电流密度；将所述最大电流密度划分为升序的n份电流密度，并分别即为第一电流密度、第二电流密度直至第n电流密度；预设所述第一电流密度、第二电流密度直至第n电流密度的第一幅值、第二幅值直至第n幅值，其中所述第一幅值、第二幅值直至第n幅值线性增加，或第一幅值、第二幅值直至第n幅值满足y＝a^x，a＞1。5.如权利要求4所述的活化方法，其特征在于，向待活化的燃料电池电堆的阳极通入氢气、阴极通入空气或氧气，并使所述燃料电池电堆处于开路状态的步骤前还包括以下步骤：预设一总活化时间；将所述总活化时间划分为n份空载时长和n份活化时长，且第n空载时长和第n活化时长的时间和恒定；预设第n活化时长和第n幅值满足以下关系：第n幅值/最大电流密度的幅值＝第n活化时长/(第n空载时长+第n活化...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄浩，寇亚青，宁景霞，
申请(专利权)人：常州永安行氢能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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