質(zhì)子交換膜燃料電池動(dòng)態(tài)加載時(shí)空氣流量的供給方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及質(zhì)子交換膜燃料電池領(lǐng)域，尤其涉及一種質(zhì)子交換膜燃料動(dòng)態(tài)加載時(shí) 空氣流量的供給方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 質(zhì)子交換膜燃料電池是一種直接把化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置，由于其能量轉(zhuǎn) 換效率高、環(huán)境友好、功率密度和能量密度較高和功率范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是21世紀(jì)首 選的清潔、高效地發(fā)電技術(shù)，受到各國(guó)政府和大公司的重視。
[0003] 空冷型質(zhì)子交換膜燃料電池陰極采用敞開(kāi)式的空氣流場(chǎng)，通過(guò)風(fēng)扇供應(yīng)空氣，這 種強(qiáng)制對(duì)流方式一方面起到給電堆散熱的作用，另一方面會(huì)影響到電堆陰極側(cè)的濕度。因 此，空氣流量對(duì)溫度和濕度都有重要的影響，而且電池性能往往低于外部加濕方式的燃料 電池。但是，由于在結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)這類燃料電池廣泛應(yīng)用于便攜式應(yīng)急 電源、便攜電子設(shè)備電源和車載燃料電池，具有廣泛的應(yīng)用前景和研宄價(jià)值。
[0004] 風(fēng)扇轉(zhuǎn)速（空氣流量）對(duì)電堆溫度的影響，根據(jù)傳熱原理，可計(jì)算如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種質(zhì)子交換膜燃料電池動(dòng)態(tài)加載時(shí)空氣流量供給方法，采用空氣流量最優(yōu)值跟隨 負(fù)載電流的控制方法，其特征在于包括以下步驟： (1) 燃料電池動(dòng)態(tài)加載時(shí)，設(shè)置負(fù)載電流從初始電流加載到最終電流的步長(zhǎng)數(shù)N ;通過(guò) 燃料電池系統(tǒng)中的電流傳感器實(shí)時(shí)采集當(dāng)前的負(fù)載電流I ; (2) 根據(jù)空氣流量最優(yōu)值計(jì)算公式計(jì)算各個(gè)負(fù)載電流下的空氣流量最優(yōu)值； (3) 通過(guò)控制器控制空氣流量最優(yōu)值跟隨負(fù)載電流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池動(dòng)態(tài)加載時(shí)空氣流量供給方法，其特征在于，空氣 流量最優(yōu)值的計(jì)算公式V = f(I，T，RH)，考慮了負(fù)載電流、環(huán)境溫度和環(huán)境濕度對(duì)所需空氣 流量的影響。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池動(dòng)態(tài)加載時(shí)空氣流量供給方法，其特征在于，所述N 個(gè)步長(zhǎng)可為等分步長(zhǎng)或不等分步長(zhǎng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池動(dòng)態(tài)加載時(shí)空氣流量供給方法，其特征在于，負(fù)載 電流加載方式可采用步長(zhǎng)加載或者接近連續(xù)性加載方式。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池動(dòng)態(tài)加載時(shí)空氣流量供給方法，其特征在于，空氣 流量最優(yōu)值實(shí)時(shí)跟隨負(fù)載電流的變化進(jìn)行調(diào)整。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種質(zhì)子交換膜燃料電池動(dòng)態(tài)加載時(shí)空氣流量的供給方法，采用空氣流量跟隨負(fù)載電流I的控制方法，該控制方法將動(dòng)態(tài)加載的初始電流I1增加到最終電流I2的過(guò)程分為N個(gè)步長(zhǎng)，考慮到空氣流量對(duì)電堆性能具有重要影響，因此空氣流量應(yīng)該按照最優(yōu)值進(jìn)行控制，即按照空氣流量最優(yōu)值計(jì)算公式：V＝f(I，T,R)，確定各個(gè)電流下對(duì)應(yīng)的最優(yōu)空氣流量，然后最優(yōu)空氣流量跟隨電流進(jìn)行供給。本發(fā)明以最優(yōu)空氣流量跟隨電流進(jìn)行控制，通過(guò)設(shè)置質(zhì)子交換膜燃料電池動(dòng)態(tài)加載時(shí)電流的變化步長(zhǎng)來(lái)控制最優(yōu)空氣流量的供給方式，以單電池電壓一致性、電堆效率和系統(tǒng)效率等指標(biāo)作為燃料電池性能提升的表征方式，保證燃料電池系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)。
【IPC分類】H01M8-04
【公開(kāi)號(hào)】CN104868144
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510294015
【發(fā)明人】戴朝華, 彭躍進(jìn), 劉志祥, 陳維榮, 李奇, 張雪霞, 王勇, 黃明
【申請(qǐng)人】西南交通大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年6月1日