质子交换膜燃料电池系统低温启动方法、系统及电池技术方案

技术编号:45079892 阅读:33 留言:0更新日期:2025-04-25 18:19
本发明专利技术公开了一种质子交换膜燃料电池系统低温启动方法、系统及电池,其中启动方法包括步骤A、在低温条件下,开启电堆,向其供应满足初始运行需求的气体条件,以启动加载斜率将输出电流密度由0A cm<supgt;‑2</supgt;加载至启动状态;步骤B、监控时间‑高频阻抗值曲线,依据曲线在10s内倾斜角的增加量为依据设定冷却系统的启动时间,同时打开小循环路径上的PTC加热器进行加热:步骤C、监控冷却液的出堆温度,在出堆温度稳定上升且不超出正常运行温度区间的前提下,在不同的出堆温度区间时匹配运行条件;步骤D、待冷却液出电堆温度稳定到运行温度时,供应满足正常运行的气体条件,低温启动过程完成。本发明专利技术可以缩短开机时间,从而实现快速、安全、有效的冷启动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于燃料电池,具体涉及一种质子交换膜燃料电池系统低温启动方法、系统及电池


技术介绍

1、随着氢能产业的快速发展,质子交换膜燃料电池(pemfc)在低温条件下的应用场景越来越多,这就对pemfc在低温环境下的快速启动能力提出了很高的要求。目前通常采用控制电堆输出特性进行自升温,也就是通过控制加载在低温下恒电流或恒电压运行产生热量用以燃料电池的内部加热升温。在低温下,若电堆内残留的水或催化层中生成的水过多,则会在多孔材料的孔隙中结冰,覆盖铂催化颗粒表面或阻碍反应气体传输,导致电池输出性能降低。当催化层被冰完全覆盖前,若电堆的温度未上升至0℃以上,则电池电化学反应停止,冷启动失败。因此冷启动过程的过程在本质上是电堆结冰速度与升温速度之间的竞争过程。

2、为了加快升温速度,在启动前期可以不通冷却液以降低电堆系统的热熔,但后续通冷却液的时机不易把控。在现有技术中,通常采用监测空气出电堆温度或冷却液出电堆温度达到一定值来判断通冷却液的时机。这种方式判断的准确度较差且所需的响应时间较长,可能会造成电堆进出口的温差较大,极易造成电堆内膜电极面内温度本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种质子交换膜燃料电池系统低温启动方法,包括

2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池系统低温启动方法,其特征在于,步骤B中所述冷却系统的启动时间的设定满足:

3.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池系统低温启动方法,其特征在于,步骤C中所述基于出堆温度区间时运行条件的匹配包括如下过程:

4.根据权利要求3所述的质子交换膜燃料电池系统低温启动方法,其特征在于,所述节温器开度达到60-100%后,降低0.1-0.5的阴极计量比以提高电堆产热量。

5.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池系统低温启动方法,其特征在于,步骤D中所述待冷却...

【技术特征摘要】

1.一种质子交换膜燃料电池系统低温启动方法,包括

2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池系统低温启动方法,其特征在于,步骤b中所述冷却系统的启动时间的设定满足:

3.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池系统低温启动方法,其特征在于,步骤c中所述基于出堆温度区间时运行条件的匹配包括如下过程:

4.根据权利要求3所述的质子交换膜燃料电池系统低温启动方法,其特征在于,所述节温器开度达到60-100%后,降低0.1-0.5的阴极计量比以提高电堆产热量。

5.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池系统低温启动方法,其特征在于,步骤d中所述待冷却液出电堆温度稳定60-65℃时,按照满足1.0-1.2a cm-2下运行的气体条件向电堆供气,以加载斜率为15-20a/s将输出电流密度由0.6-0.8a cm-2加载至1.0-1.2a cm-2稳定运行,低温启动过程完成。

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【专利技术属性】
技术研发人员:刘欢欢管俊生张超徐加忠张景瑞
申请(专利权)人:苏州弗尔赛能源科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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