[其他]啟動燃料電池動力系統的方法

無效

• 申請號: 86104867
• 申請日: 1986-07-19
• 公開（公告）號: CN86104867A
• 公開（公告）日: 1987-08-05
• 發明（設計）人: 古川修弘;村上修三;西岡正人
• 申請（專利權）人: 三洋電機株式會社
• 主分類號: H01M8/00
• 分類號: H01M8/00;H01M8/04
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 董江雄

本發明涉及啟動燃料電池動力系統的方法，特別是用于啟動增壓燃料電池產生動力系統的方法，該增壓燃料電池產生動力系統中有一個放置于壓力容器中並在壓力下操作的燃料電池疊堆。

通常，燃料電池動力系統的啟動是如下進行的：首先加熱燃料電池疊堆到燃料電池可發生反應的溫度，供處理氣體給燃料電池疊堆，然后在燃料電池疊堆的輸出電路加載一個直流電阻利用燃料電池反應的熱量將它加熱到予定的工作溫度或它的最佳工作溫度。在予定的工作溫度上，燃料電池疊堆產生的額定輸出功率提供給外部負載。在這種增壓燃料電池動力系統中在燃料電池疊堆加熱到予定溫度以后，需要對壓力容器里充入的處理氣體，冷卻氣體及惰性氣體增壓到額定的壓力。

然而，在燃料電池疊堆啟動過程中利用通常的方法適當地控制它的操作條件是困難的，因為有許多要控制的參變量，例如：燃料電池疊堆的溫度，處理氣體的壓力和供應量，處理氣體中的蒸氣壓力及放電電流等。如果在啟動操作時可變參量發生了任何失調，燃料電池疊堆將會導致到困難的工作條件，結果降低了動力系統的壽命性能。特別是，如用吸濕的材料，例如：使用了磷酸作為電介質時，與處理氣體中的蒸氣壓力成比例的電解液的體積可能發生明顯的變化。如果水的吸收使磷酸電解液的體積顯著地增加，電解液將漏進氣體擴散層（支撐紙）並從燃料電池疊堆中漏出，結果降低了性能。如果由于水的蒸發使電解液的體積減少時，可能導致電池電阻相當明顯的增加和/或處理氣體跨越的增加，結果使其性能變壞。因此控制電解液的體積對于長期的保持燃料電池動力系統的良好性能是很重要的。

因而，本發明的目的就是提出一種啟動燃料電池動力系統的方法，使得在啟動時燃料電池動力系統的操作條件適當的控制變得容易。

本發明的另一目的是提出一種啟動燃料電池動力系統的方法，它可以制止燃料電池動力系統性能的降低。

本發明解決上述的及另外一些任務是通過所提出的啟動燃料電池動力系統的方法，該方法包括：用循環熱交換流體加熱燃料電池疊堆達到予定工作溫度，供增壓惰性氣體給壓力容器和燃料電池疊堆的處理氣體容器來增加在處理氣體容器和壓力容器內的壓力使其達到予定的壓力，測量疊堆的溫度和在處理氣體容器中惰性氣體的壓力，控制供給到所述容器中惰性氣體內蒸氣的壓力使與所述的處理氣體體積中測量溫度和壓力成比例，以便吸濕的電解液體積接近保持不變。

本發明將從下述的結合所示附圖的描述作一步的闡明，下面僅是一個最佳實施例的例解。

圖1：實施本發明的啟動方法的燃料電池動力系統原理圖;

圖2：實施本發明的控制系統的流程圖。

圖1表示磷酸電解液燃料電池的動力系統，它包括轉換燃料成電功率的燃料電池疊堆1，轉換碳氫化合物燃料成富氫的氣體混合物的燃料處理裝置2。

燃料電池疊堆1包括單個的燃料電池，它和冷卻板一起組裝成一個或更多的燃料電池疊堆。每個單個的燃料電池包括夾在兩極板中間的電解液槽，它有產生氣體的通道，即燃料氣體通道和氧化劑通道。冷卻板有冷卻氣體通道並布置在每隔幾個燃料電池的疊堆里。為了簡化圖示，在圖1上燃料電池用圖解法圖解地說明燃料電池由處理氣體室1A，燃料氣體室1B和冷卻氣體通道1C組成。

安裝在壓力容器24里的疊堆1連接惰性氣體供氣管26及惰性氣體排氣管27，在它們上面分別設置了流量控制閥9和壓力控制閥9′。燃料疊堆的處理空氣室1A在它的進氣口連接處理空氣供氣管28，並設置了流量控制閥8控制供氣管28;在它的排氣口連接設有壓力控制閥8′的排氣管29，具有流量控制閥10的惰性氣體供氣管37通過處理空氣供氣管28也連接到處理空氣室1A設有流量控制閥14的蒸氣供氣管36連接到惰性氣體供氣管37。燃料氣體室1B在它的進氣口通過具有流量控制閥7的燃料氣體供氣管30與燃料處理裝置2連接，在它的排氣口與具有壓力控制閥7′的排氣管31連接。具有流量控制閥11的惰性氣體供氣管38通過燃料氣體供氣管30連接燃料氣體室1B。具有流量控制閥13的蒸氣供氣管35通過惰性氣體供氣管38也連接到燃料氣體室1B。惰性氣體供氣管26，37和38連接惰性氣體源，將惰性氣體源例如為具有減壓閥的氮氣瓶。

冷卻氣體管道1C安裝在具有熱交換器5，壓氣機6和熱交換液體用的循環管道25組成的熱交換循環回路上。熱交換器5連接具有流量控制閥21的管道20，管道20經安裝在管道20上的定向控制閥（圖上未示出）依次地連接到象水那樣的冷卻介質源和蒸氣那樣的熱介質源上。