提供了一种用于启动燃料电池系统的方法。在一个实施例中，所述方法包括提供氢到所述燃料电池的阳极的入口，加压所述阳极至某压力；确定是否存在阻塞电池状况；如果不存在阻塞电池状况，则开始正常的启动程序；如果存在阻塞电池状况，则交替地降低所述阳极的压力和增加所述阳极的压力，直到出现退出状况，所述退出状况选自所述燃料电池的电压是稳定的，或所述燃料电池的温度高于约0℃，或它们两者；以及当出现所述退出状况时，开始所述正常启动程序。
Cold start operation in a fuel cell with an anode cell with obstruction
A method for starting a fuel cell system is provided. In one embodiment, the method includes the entrance provides hydrogen to the anode of the fuel cell, the anode pressure to a certain pressure; determine whether there is obstruction of battery status; if there is no obstruction of the battery status, normal startup procedure will begin; if there is blocking the battery status, alternately reduced the anode pressure and increase the anode pressure until the exit condition, the voltage of the fuel cell from the exit status is stable, or the temperature of the fuel cell is higher than about 0 DEG C, or both of them; and when the exit status, start the normal startup procedure.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术大致涉及燃料电池，并且更具体地涉及在冰阻塞阳极电池的冻结状况下， 燃料电池系统启动的方法。
技术介绍
启动用于车辆应用的燃料电池系统包括可靠性、耐久性和直到可接受的驱车离开的时间(启动长度)之间的平衡。可靠性包括确保充足的反应物出现在膜的两侧上的整个活性区域，使得全电流可得到支持。这必须在不超出氢的排放要求的情况下完成。诸如硬件布局，硬件可靠性，或诸如温度、压力和湿度的各种环境状况的因素，也将影响用于成功地启动燃料电池系统的策略。在冷启动状况下，有时电池被冰阻塞或将被冰阻塞。如果阳极被阻塞，则在消耗电池内的所有氢之后，电池转为负电压，即使在低电力的情况下也是如此。电池阻塞的另一迹象是，即使在负载被移除之后，回到开路电压(OCV)也需花费很长时间，其解释是需要扩散 (或非常慢的泄漏)使氢回到电池内。因此，需要一种在冷状况下可靠的启动方法。
技术实现思路
本专利技术满足该需要。提供了一种用于启动燃料电池系统的方法。在一个实施例中， 所述方法包括提供氢到燃料电池的阳极的入口加压所述阳极至某压力；确定是否存在阻塞电池的状况；如果无阻塞电池状况存在，则开始正常的启动程序；如果阻塞电池状况存在， 交替地降低所述阳极的压力和增加所述阳极的压力，直到出现退出状况，所述退出状况选自稳定的燃料电池的电压，或高于约0°c的燃料电池的温度，或其两者；并且当出现所述退出状况时，开始正常启动程序。本专利技术还涉及以下技术方案。1. 一种用于启动燃料电池系统的方法，包括提供氢到所述燃料电池的阳极的入口，加压所述阳极至某压力； 确定是否存在阻塞电池的状况； 如果不存在阻塞电池状况，则开始正常的启动程序；如果阻塞电池状况存在，则交替地降低所述阳极的压力和增加所述阳极的压力，直到出现退出状况，所述退出状况选自所述燃料电池的电压是稳定的，或所述燃料电池的温度高于约o°c，或它们两者；以及当出现所述退出状况时，开始所述正常启动程序。2.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，确定是否存在所述阻塞电池状况包括确定所述燃料电池的电压是否为负，或确定所述燃料电池的温度是否低于约0°c，或它们两者。3.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括在降低所述阳极的压力的同时，或在增加所述阳极的压力的同时，或在它们两者的同时，降低所述燃料电池的负载。4.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，在小于约10秒内降低所述阳极的压力。5.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，在小于约5秒内增加所述阳极的压力。6.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，增加所述阳极的压力包括增加所述阳极压力设定点。7.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，增加所述阳极的压力包括打开氢供应阀。8.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括在降低所述阳极的压力的同时，或在增加所述阳极的压力的同时，或在它们两者的同时，加热所述燃料电池。9.根据技术方案8所述的方法，其特征在于，采用辅助加热源加热所述燃料电池。10.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括监测所述电池电压以确定所述电池电压是否稳定。11.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，在增加所述阳极的压力之前，降低所述阳极的压力。12.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，在降低所述阳极的压力之前，增加所述阳极的压力。13. 一种用于启动燃料电池系统的方法，包括提供氢到所述燃料电池的阳极的入口，加压所述阳极至某压力； 确定是否存在阻塞电池状况，其中确定是否存在所述阻塞电池状况包括确定所述燃料电池的电压是否为负，或确定所述燃料电池的温度是否低于约o°c，或它们两者； 如果不存在阻塞电池状况，则开始正常启动程序；如果存在阻塞电池状况，则交替地降低所述阳极的压力和增加所述阳极的压力，直到出现退出状况，所述退出状况选自所述燃料电池的电压是稳定的，或所述燃料电池的温度高于约o°c，或它们两者；以及当出现所述退出状况时，开始所述正常启动程序。14.根据技术方案13所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括在降低所述阳极的压力的同时，或在增加所述阳极的压力的同时，或在它们两者的同时，降低所述燃料电池的负载。15.根据技术方案13所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括在降低所述阳极的压力的同时打开阳极排放阀。16.根据技术方案13所述的方法，其特征在于，在小于约10秒内降低所述阳极的压力。17.根据技术方案13所述的方法，其特征在于，在小于约5秒内增加所述阳极的压力。18.根据技术方案13所述的方法，其特征在于，增加所述阳极的压力包括打开氢供应阀。19.根据技术方案13所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括在降低所述阳极的压力的同时，或在增加所述阳极的压力的同时，或在它们两者的同时，加热所述燃料电池。20.根据技术方案13所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括监测所述电池电压以确定所述电池电压是否稳定。附图说明图1是图示本专利技术的启动方法的一个实施例的流程图； 图2是燃料电池系统的一个实施例的示意性框图3是执行本专利技术的启动方法的一个实施例的示意性框图； 图4A-E是本专利技术的启动方法的一个实施例的图示。具体实施例方式提供了一种在阻塞阳极状况下进行启动操作的方法，其减少或防止失败的启动。 该方法允许提升的效率和更少的或更短的冻结准备吹扫。这源于更严厉的冻结预测，其因利用阳极压力循环的补救启动方法而被允许。需要冻结准备吹扫以便干燥堆，用于可靠的冷启动，但吹扫要求大量的操作时间和能量。如果没有预测冻结状况(例如基于天气预报或当前温度)，则冻结准备吹扫可以被跳过或减少，由此节约能量。然而，在缺乏补救的启动方法的情况下，冻结预测必须是保守的，因为导致失败启动的未预测的冻结状况对用户来说是不可接受的麻烦。该启动方法通过允许省略电池电压监测器，可潜在地减少成本。当电池反向时，必须降低负载，因为膜上的大的负电压将快速地导致电短路，这可能损坏膜甚至融化极板。电池电压监测器被用于检测这种情况，以便减少或降低负载从而保护堆。适当的阳极操作可避免这种困难情况，除了在电池阻塞的状况下，例如被冰阻塞。如果需要，这种操作的压力循环模式可用于所有冷启动，直到堆不再冻结，以避免这种失败模式。这可以潜在地允许省略电池电压监测，从而节约大量的成本。该方法利用气体压缩/减压循环以迫使氢进入具有阻塞的阳极的电池并从电池除去惰性气体以允许受限的操作。如果需要，阳极泄放(bleed)可被用于减少减压时间。在减压循环、压缩循环或它们两者期间，可降低或消除堆负载。如果堆负载被消除，则压缩机的流量可被降低。可单独或组合地利用温度和电压确定是否利用操作的压力循环模式。例如，可在检测到有问题的电池(诸如当电池电压监测可用时的负电池电压)时进入，并可在电池电压恢复时退出。可在冷的堆状况下利用它，并在堆温度高于冻结温度时，可退出至正常操作。在启动期间，用氢对阳极加压，其将最初在阳极容积内的气体和增加的氢压缩进入所有电池，甚至阻塞的电池。然而，如果非氢气体的上游容积大，则增加的氢可能不会抵达阻塞电池的活性区域。因此，希望保持(氢注入与堆活性区域之间)上游容积相对小。当从堆中抽取电流时，氢被消耗，阻塞电池内仅剩余氮，并且阻塞电池停止工作(例如，当电流由本文档来自技高网...
【技术保护点】
１． 一种用于启动燃料电池系统的方法，包括：提供氢到所述燃料电池的阳极的入口，加压所述阳极至某压力；确定是否存在阻塞电池的状况；如果不存在阻塞电池状况，则开始正常的启动程序；如果阻塞电池状况存在，则交替地降低所述阳极的压力和增加所述阳极的压力，直到出现退出状况，所述退出状况选自所述燃料电池的电压是稳定的，或所述燃料电池的温度高于约０℃，或它们两者；以及当出现所述退出状况时，开始所述正常启动程序。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SG格贝尔，MK霍尔托普，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US
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