燃料电池的控制方法、系统、装置、设备和存储介质制造方法及图纸

本申请涉及一种燃料电池的控制方法、系统、装置、设备和存储介质，该方法包括：获取燃料电池的电流和目标极气体浓度，并根据电流和目标极气体浓度，确定燃料电池的目标极的目标循环气体计量比和引射气体计量比；目标极为燃料电池的阴极和/或阳极；根据目标循环气体计量比和引射气体计量比，确定目标极的循环泵的工作转速；循环泵的工作转速用于补偿燃料电池的目标极所需的循环气体流量；在循环泵以工作转速运行的情况下，控制燃料电池工作；目标极气体浓度为使燃料电池发电性能达到预设性能值，且小于燃料电池中质子交换膜的腐蚀浓度的浓度范围内的任一浓度。该方法提高了燃料电池在工作时的发电效率。在工作时的发电效率。在工作时的发电效率。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池的控制方法、系统、装置、设备和存储介质


[0001]本申请涉及电池
，特别是涉及一种燃料电池的控制方法、系统、装置、设备和存储介质。

技术介绍

[0002]工业化技术的推进造成了严峻的污染和环境问题。
[0003]相关技术中，采用燃料电池作为发电装置以降低环境污染问题；以氢氧燃料电池为例，采用纯氢作为燃料、纯氧作为氧化剂，纯氢和纯氧可以被燃料电池完全消耗，实现阴阳极反应气的零排放。
[0004]然而，相关技术中的燃料电池存在发电效率低的问题。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高燃料电池的发电效率的燃料电池的控制方法、系统、装置、设备和存储介质。
[0006]第一方面，本申请提供了一种燃料电池的控制方法，该方法包括：
[0007]获取燃料电池的电流和目标极气体浓度；目标极气体浓度为使燃料电池发电性能达到预设性能值，且小于燃料电池中质子交换膜的腐蚀浓度的任一浓度；
[0008]根据电流和目标极气体浓度，确定燃料电池的目标极的目标循环气体计量比和引射气体计量比；目标极为燃料电池的阴极和/或阳极；
[0009]根据目标循环气体计量比和引射气体计量比，确定目标极的循环泵的工作转速；循环泵的工作转速用于补偿燃料电池的目标极所需的循环气体流量；
[0010]在循环泵以工作转速运行的情况下，控制燃料电池工作。
[0011]在其中一个实施例中，根据目标循环气体计量比和引射气体计量比，确定目标极的循环泵的工作转速，包括：
[0012]根据目标循环气体计量比和引射气体计量比，确定目标极的循环泵需提供的气体计量比；
[0013]根据燃料电池的电流、目标极气体浓度和循环泵需提供的气体计量比，确定目标极的循环泵的工作转速。
[0014]在其中一个实施例中，根据燃料电池的电流、目标极气体浓度和循环泵需提供的气体计量比，确定目标极的循环泵的工作转速，包括：
[0015]根据循环泵需提供的气体计量比、电流和目标极气体浓度，确定循环泵的目标流量；
[0016]根据循环泵的目标流量，确定循环泵的参考转速；
[0017]根据目标极的水淹状态和参考转速，确定目标极的循环泵的工作转速。
[0018]在其中一个实施例中，水淹状态包括发生水淹和未发生水淹；根据目标极的水淹状态和参考转速，确定目标极的循环泵的工作转速，包括：
[0019]在目标极发生水淹的情况下，根据预设的附加转速和参考转速，确定循环泵的工作转速；
[0020]在目标极未发生水淹的情况下，确定循环泵的工作转速为循环泵的参考转速。
[0021]第二方面，本申请提供了一种燃料电池的控制系统，该控制系统包括：目标极引射器和目标极循环泵，目标极引射器和目标极循环泵并联连接；燃料电池的目标极出气口通过目标极引射器和目标极循环泵连接燃料电池的目标极进气口；目标极为燃料电池的阴极和/或阳极；
[0022]目标极引射器，用于将目标极出气口处的气体吸入至目标极进气口；
[0023]目标极循环泵，用于将目标极出气口处的气体输送至目标极进气口，以补偿燃料电池的目标极所需的循环气体流量。
[0024]在其中一个实施例中，目标极为阴极，控制系统包括阴极引射器和阴极循环泵，阴极引射器和阴极循环泵并联连接；燃料电池的阴极出气口通过阴极引射器和阴极循环泵连接燃料电池的阴极进气口；
[0025]阴极引射器，用于将阴极出气口处的气体吸入至阴极进气口；
[0026]阴极循环泵，用于将阴极出气口处的气体输送至阴极进气口，以补偿燃料电池的阴极所需的循环气体流量。
[0027]在其中一个实施例中，控制系统还包括阴极气水分离器和第一电磁阀；阴极出气口与阴极气水分离器连接，阴极气水分离器通过第一电磁阀与阴极循环泵连接，阴极气水分离器与阴极引射器连接；
[0028]阴极气水分离器，用于分离燃料电池的阴极中的气体和水分；
[0029]第一电磁阀，用于在阴极循环泵的工作转速为0的情况下，切断阴极出气口通过阴极循环泵向阴极输送气体的回路。
[0030]在其中一个实施例中，阴极气水分离器上安装阴极液位传感器和阴极排水阀，阴极液位传感器用于检测阴极气水分离器中的阴极水位；
[0031]阴极气水分离器，还用于在阴极水位大于预设的第一高度阈值的情况下，控制阴极排水阀开启，以使阴极气水分离器中的水分排出，直至阴极水位小于或等于预设的第二高度阈值，第二高度阈值小于第一高度阈值。
[0032]在其中一个实施例中，控制系统还包括：阴极储能装置、置换储能装置和阴极混合腔；阴极储能装置依次通过阴极引射器和阴极混合腔与阴极进气口连接；置换储能装置通过阴极混合腔与阴极进气口连接；阴极循环泵通过阴极混合腔与阴极进气口连接；
[0033]置换储能装置，用于通过阴极进气口向燃料电池的阴极注入惰性气体；惰性气体用于在控制燃料电池运行过程中使阴极的阴极气体浓度满足燃料电池的发电性能达到预设性能值，且小于燃料电池中质子交换膜的腐蚀浓度；
[0034]阴极储能装置，用于通过阴极引射器、阴极混合腔和阴极进气口向阴极注入阴极气体。
[0035]在其中一个实施例中，阴极储能装置包括阴极储能单元和阴极气体调节阀；阴极储能单元通过阴极气体调节阀与阴极引射器连接；
[0036]阴极储能单元，用于通过阴极引射器、阴极混合腔和阴极进气口向阴极注入阴极气体；
[0037]阴极气体调节阀，用于调节阴极储能单元向阴极注入阴极气体时的流量。
[0038]在其中一个实施例中，置换储能装置包括置换储能单元和第二电磁阀；置换储能单元通过第二电磁阀与阴极混合腔连接；
[0039]第二电磁阀，用于控制置换储能单元通过阴极混合腔和阴极进气口向燃料电池的阴极注入惰性气体。
[0040]在其中一个实施例中，目标极为阳极，控制系统包括阳极引射器和阳极循环泵，阳极引射器和阳极循环泵并联连接；燃料电池的阳极出气口通过阳极引射器和阳极循环泵连接燃料电池的阳极进气口；
[0041]阳极引射器，用于将阳极出气口处的气体吸入至阳极进气口；
[0042]阳极循环泵，用于将阳极出气口处的气体输送至阳极进气口，以补偿燃料电池的阳极所需的循环气体流量。
[0043]在其中一个实施例中，控制系统还包括阳极气水分离器和第三电磁阀；阳极出气口与阳极气水分离器连接，阳极气水分离器通过第三电磁阀与阳极循环泵连接，阳极气水分离器与阳极引射器连接；
[0044]阳极气水分离器，用于分离燃料电池的阳极中的气体和水分；
[0045]第三电磁阀，用于在阳极循环泵的工作转速为0的情况下，切断阳极出气口通过阳极循环泵向阳极输送气体的回路。
[0046]在其中一个实施例中，阳极气水分离器上安装阳极液位传感器和阳极排水阀，阳极液位传感器用于检测阳极气水分离器中的阳极水位；
[0047]阳极气水分离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池的控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取燃料电池的电流和目标极气体浓度；所述目标极气体浓度为使所述燃料电池发电性能达到预设性能值，且小于所述燃料电池中质子交换膜的腐蚀浓度的任一浓度；根据所述电流和所述目标极气体浓度，确定所述燃料电池的目标极的目标循环气体计量比和引射气体计量比；所述目标极为所述燃料电池的阴极和/或阳极；根据所述目标循环气体计量比和所述引射气体计量比，确定所述目标极的循环泵的工作转速；所述循环泵的工作转速用于补偿所述燃料电池的目标极所需的循环气体流量；在所述循环泵以所述工作转速运行的情况下，控制所述燃料电池工作。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标循环气体计量比和所述引射气体计量比，确定所述目标极的循环泵的工作转速，包括：根据所述目标循环气体计量比和所述引射气体计量比，确定所述目标极的循环泵需提供的气体计量比；根据所述燃料电池的电流、目标极气体浓度和所述循环泵需提供的气体计量比，确定所述目标极的循环泵的工作转速。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述燃料电池的电流、目标极气体浓度和所述循环泵需提供的气体计量比，确定所述目标极的循环泵的工作转速，包括：根据所述循环泵需提供的气体计量比、所述电流和所述目标极气体浓度，确定所述循环泵的目标流量；根据所述循环泵的目标流量，确定所述循环泵的参考转速；根据所述目标极的水淹状态和所述参考转速，确定所述目标极的循环泵的工作转速。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述水淹状态包括发生水淹和未发生水淹；所述根据所述目标极的水淹状态和所述参考转速，确定所述目标极的循环泵的工作转速，包括：在所述目标极发生水淹的情况下，根据预设的附加转速和所述参考转速，确定所述循环泵的工作转速；在所述目标极未发生水淹的情况下，确定所述循环泵的工作转速为所述循环泵的参考转速。5.一种燃料电池的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：目标极引射器和目标极循环泵，所述目标极引射器和所述目标极循环泵并联连接；所述燃料电池的目标极出气口通过所述目标极引射器和所述目标极循环泵连接所述燃料电池的目标极进气口；所述目标极为所述燃料电池的阴极和/或阳极；所述目标极引射器，用于将所述目标极出气口处的气体吸入至所述目标极进气口；所述目标极循环泵，用于将所述目标极出气口处的气体输送至所述目标极进气口，以补偿所述燃料电池的目标极所需的循环气体流量。6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述目标极为阴极，所述控制系统包括阴极引射器和阴极循环泵，所述阴极引射器和所述阴极循环泵并联连接；所述燃料电池的阴极出气口通过所述阴极引射器和所述阴极循环泵连接所述燃料电池的阴极进气口；所述阴极引射器，用于将所述阴极出气口处的气体吸入至所述阴极进气口；所述阴极循环泵，用于将所述阴极出气口处的气体输送至所述阴极进气口，以补偿所
述燃料电池的阴极所需的循环气体流量。7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括阴极气水分离器和第一电磁阀；所述阴极出气口与所述阴极气水分离器连接，所述阴极气水分离器通过所述第一电磁阀与所述阴极循环泵连接，所述阴极气水分离器与所述阴极引射器连接；所述阴极气水分离器，用于分离所述燃料电池的阴极中的气体和水分；所述第一电磁阀，用于在所述阴极循环泵的工作转速为0的情况下，切断所述阴极出气口通过所述阴极循环泵向所述阴极输送气体的回路。8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述阴极气水分离器上安装阴极液位传感器和阴极排水阀，所述阴极液位传感器用于检测所述阴极气水分离器中的阴极水位；所述阴极气水分离器，还用于在所述阴极水位大于预设的第一高度阈值的情况下，控制所述阴极排水阀开启，以使所述阴极气水分离器中的水分排出，直至所述阴极水位小于或等于预设的第二高度阈值，所述第二高度阈值小于所述第一高度阈值。9.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：阴极储能装置、置换储能装置和阴极混合腔；所述阴极储能装置依次通过所述阴极引射器和所述阴极混合腔与所述阴极进气口连接；所述置换储能装置通过所述阴极混合腔与所述阴极进气口连接；所述阴极循环泵通过所述阴极混合腔与所述阴极进气口连接；所述置换储能装置，用于通过所述阴极进气口向所述燃料电池的阴极注入惰性气体；所述惰性气体用于在控制所述燃料电池运行过程中使所述阴极的阴极气体浓度满足所述燃料电池的发电性能达到预设性能值，且小于所述燃料电池中质子交换膜的腐蚀浓度；所述阴极储能装置，用于通过所述阴极引射器、阴极混合腔和所述阴极进气口向所述阴极注入阴极气体。10.根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于，所述阴极储能装...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐领，徐梁飞，李建秋，孙汉乔，胡尊严，欧阳明高，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：