一种燃料电池排氢方法及装置与流程

1.本技术涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池排氢方法及装置。


背景技术：

2.为了遏制全球变暖的趋势，减少碳排放得到了越来越多人的关注。其中，发展新能源、清洁能源是减少碳排放的重要手段之一。通过清洁能源代替传统能源，不但可以减少碳排放，还可以减少其他污染物的排放。燃料电池是清洁能源的重要发展方向。其中，氢氧燃料电池是一个重要的发展方向。
3.氢氧燃料电池可以使用氢气与空气中的氧气发生电化学反应，从而将化学能转换为电能，其最终排出物只包括水，不包括其余污染物，具有噪音低、高效、清洁环保等优点，成为潜力巨大的能源装置之一。
4.随着燃料电池的工作，氢氧燃料电池的阳极可能产生杂质，另外阴极的氮气也可能透过质子交换膜进入阳极。因此，为了确保氢氧燃料电池的效率，可以及时将阳极的杂质和气体排出。但是，阳极为氢气参与反应的区域，如果直接将气体排出可能导致氢气的浪费。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本技术实施例提供了一种数据转移系统及方法，旨在提供一种能够进行跨区块链的数据转移的技术方案。
6.第一方面，本技术实施例提供了一种燃料电池排氢方法，所述方法用于控制燃料电池中目标电堆进行排氢，包括：
7.记录多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度，所述电堆电流密度体现所述目标电堆在单位时间内流过单位体积的电流；
8.根据所述多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度，确定所述目标电堆满足排氢条件；
9.响应于所述目标电堆满足所述排氢条件，根据所述多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度确定实际排氢时间；
10.根据所述实际排氢时间，控制所述目标电堆进行排氢。
11.可选地，所述排氢条件包括第一排氢参数大于或等于所述第一阈值；
12.所述根据所述多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度，确定所述目标电堆满足排氢条件包括：
13.根据所述多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度，确定所述多个积分周期中每个积分周期的参考排氢时间；
14.对所述参考排氢时间的倒数按时间进行积分，得到第一排氢参数；
15.响应于所述第一排氢参数大于或等于所述第一阈值，确定所述目标电堆满足排氢条件。
16.可选地，所述根据所述多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度确定实际排氢时间包括：
17.根据所述多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度确定所述多个积分周期中每个积分周期的第二排氢参数；
18.根据每个积分周期的周期时长，对根据所述多个积分周期中每个积分周期的第二排氢参数进行积分，得到所述实际排氢时间。
19.可选地，所述根据所述实际排氢时间，控制所述目标电堆进行排氢包括：
20.根据所述实际排氢时间生成阀门控制信号，所述阀门控制信号用于控制排氢阀开启时间达到所述实际排氢时间，当所述排氢阀处于开启状态时，所述目标电堆的阳极与外界环境连通；
21.向阀门控制单元发送所述阀门控制信号。
22.可选地，所述方法还包括：
23.获取所述目标电堆的电堆电压；
24.响应于所述电堆电压低于第二阈值，根据预设排氢时间和/或预设排氢频率进行排氢，所述预设排氢时间大于所述实际排氢时间。
25.第二方面，本技术实施例提供了一种燃料电池排氢装置，所述装置用于控制燃料电池中目标电堆进行排氢，包括：
26.记录单元，用于记录多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度，所述电堆电流密度体现所述目标电堆在单位时间内流过单位体积的电流；
27.第一确定单元，用于根据所述多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度，确定所述目标电堆满足排氢条件；
28.第二确定单元，用于响应于所述目标电堆满足所述排氢条件，根据所述多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度确定实际排氢时间；
29.排氢单元，用于根据所述实际排氢时间，控制所述目标电堆进行排氢。
30.可选地，所述排氢条件包括第一排氢参数大于或等于所述第一阈值；
31.所述第一确定单元，用于根据所述多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度，确定所述多个积分周期中每个积分周期的参考排氢时间；对所述参考排氢时间的倒数按时间进行积分，得到第一排氢参数；响应于所述第一排氢参数大于或等于所述第一阈值，确定所述目标电堆满足排氢条件。
32.可选地，所述第二确定单元，用于根据所述多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度确定所述多个积分周期中每个积分周期的第二排氢参数；根据每个积分周期的周期时长，对根据所述多个积分周期中每个积分周期的第二排氢参数进行积分，得到所述实际排氢时间。
33.可选地，所述排氢单元，用于根据所述实际排氢时间生成阀门控制信号，所述阀门控制信号用于控制排氢阀开启时间达到所述实际排氢时间，当所述排氢阀处于开启状态时，所述目标电堆的阳极与外界环境连通；向阀门控制单元发送所述阀门控制信号。
34.可选地，所述装置还包括获取单元；
35.所述获取单元，用于获取所述目标电堆的电堆电压；
36.所述排氢单元，还用于响应于所述电堆电压低于第二阈值，根据预设排氢时间和/
或预设排氢频率进行排氢，所述预设排氢时间大于所述实际排氢时间。
37.第三方面，本技术实施例还提供了一种设备，所述设备包括存储器和处理器，所述存储器用于存储指令，所述处理器用于运行所述存储器存储的所述指令，以使所述设备执行前述第一方面所述的燃料电池排氢方法。
38.第四方面，本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储机制用于存储计算机程序，所述计算机程序用于控制计算机执行前述第一方面所述的燃料电池排氢方法。
39.第五方面，本技术实施例提供了一种燃料电池，所述燃料电池包括至少一个电堆和控制单元，所述控制单元用于对所述电堆进行控制，并执行第一方面所述的燃料电池排氢方法。
40.第六方面，本技术实施例提供了一种汽车，所述汽车包括燃料电池和控制单元，所述控制单元用于对所述燃料电池进行控制，并执行第一方面所述的燃料电池排氢方法。
41.本技术实施例提供了一种燃料电池排氢方法及装置，该方法可以控制燃料电池中目标电堆进行排氢。具体地，可以先记录多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度，再根据所述多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度，判断目标电堆是否满足排氢条件。如果目标电堆满足排氢条件，可以根据多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度确定实际排氢时间。在确定实际排氢时间之后，可以控制目标电堆进行排氢，并控制排氢时间与实际排氢时间相匹配。这样，在控制目标电堆排氢之前，可以获取目标电堆的电堆电流密度，从而确定目标电堆的工作状态。如果目标电堆满足排氢条件，说明目标电堆在过去一段时间内的工作之后，需要进行排氢。接着，可以根据电堆电流密度计算实际排氢时间，相当于根据目标电堆的实际工作状态确定目标电堆可能存在多少需要杂质需要排除。如此，根据实际排氢时间进行排氢，相当于根据目标电堆的实际工作情况进行排氢，使得排氢能够贴合目标电堆的工作情况，在确保排氢效果的前提下，尽可能减少了对目标电堆的影响。
附图说明
42.为更清楚地说明本实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
43.图1为本技术实施例提供的燃料电池排氢方法的一种应用场景示意图；
44.图2为本技术实施例提供的燃料电池排氢方法的方法流程图；
45.图3为本技术实施例提供的燃料电池排氢装置的一种结构示意图。
具体实施方式
46.氢氧燃料电池具有清洁、环保和高效等特点，在汽车等领域得到了广泛的应用场景。一般的氢氧燃料电池大多包括一个或多个电堆，每个电堆可以包括一个阴极和一个阳极。阳极以氢气作为能量来源，阴极以空气中的氧气作为反应物。由于氢气和氧气反应得到的产物为水，氢氧燃料电池不存在任何的污染。
47.电堆的阴极和阳极之间通过质子交换膜分隔开。阳极和阴极之间相对独立，可以
避免氢气与氧气相互混合。但是，随着电堆的工作，阳极可能产生部分杂质，另外阴极部分的氮气也可能透过质子交换膜渗透到阳极区域。显然，这些杂质会降低电堆的阳极部分的氢气浓度，从而降低电堆的反应速度，降低发电效率。
48.为了提高燃料电池的发电效率，可以在电堆的阳极部分设置排气阀。如果电堆的阳极部分杂质较多，可以打开排气阀，以便将阳极部分的气体从排气阀排除。但是，打开排气阀排除的不仅是杂质，也会将作为原料的氢气排除，导致氢气的浪费。因此，亟需一种能够准确判断排氢时间的技术方案。
49.为了给出能够将准确控制燃料电池进行排氢的技术方案，本技术实施例提供了一种燃料电池排氢方法及装置。以下结合说明书附图进行详细介绍。首先对本技术实施例提供的燃料电池排氢方法的应用场景进行介绍。
50.参见图1，该图为本技术实施例提供的燃料电池的电堆的一种结构示意图，在图1所示实施例中，包括电堆110、电流传感器120、控制单元10、排气阀140和排气管150。其中，电堆110可以包括阴极、阳极和质子交换膜，电流传感器130可以用于检测电堆110输出的电流。控制单元130与电流传感器120和排气阀140电连，可以获取电流传感器120检测的电流，基于电流确定排气时间，并生成排气阀140的控制信号。
51.这样，排气阀140可以在控制器130的控制下打开或关闭。当排气阀140处于开启状态时，电堆110的阳极部分与排气管150连接，电堆110的阳极部分中的气体可以经排气管150排出。
52.需要说明的是，一个燃料电池可以包括一个电堆，也可以包括多个电堆。本技术实施例提供的燃料电池排氢方法可以用于对单个电堆进行控制，也可以用于对多个电堆进行控制。后文以对燃料电池中的目标电堆为例进行说明。
53.下面以燃料电池中的目标电堆为例，从控制单元的角度，结合说明书附图2，对本技术实施例提供的燃料电池排氢方法进行说明。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
54.参见图2，图2为本技术实施例提供的燃料电池排氢方法的方法流程图，包括：
55.s201：记录多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度。
56.为了对目标电堆进行控制，控制单元可以记录每个积分周期的电堆电流密度。其中，积分周期为技术人员划分的电堆电流密度的刷新周期，例如可以为10毫秒(ms)。电堆电流密度能够体现目标电堆在单位时间内输出的电流强弱。可选地，控制单元可以通过与目标电堆串联的电流传感器确定目标电堆在当前积分周期内的电堆电流密度并进行记录。在下一个积分周期到来时，控制单元可以再次记录目标电堆的电堆电流密度。如此，控制单元可以获取多个积分周期的电堆电流密度。
57.s202：根据所述多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度，确定所述目标电堆满足排氢条件。
58.在获取到电堆电流密度后，控制单元可以根据多个积分周期的电堆电流密度判断目标电堆是否满足排氢条件。如果目标电堆满足排氢条件，控制单元可以继续执行后续步骤s202。如果目标电堆不满足排氢条件，控制单元可以等待下一个积分周期，并判断目标电堆在下一个积分周期内是否满足排氢条件。也就是说，控制单元可以在每个积分周期更新
目标电堆的电堆电流密度，并判断目标电堆是否满足排氢条件，若不满足，控制单元可以控制目标电堆不排氢，并继续下一个积分周期。
59.下面介绍判断目标电堆是否满足排氢条件的方法。
60.在本技术实施例中，排氢条件可以包括第一排氢参数大于或等于第一阈值。相应地，在判断目标电堆是否满足排氢条件时，控制单元可以先根据多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度，确定多个积分周期中每个积分周期的参考排氢时间。参考排氢时间能够体现将该积分周期内可能产生的杂质排除所需的排氢时间。接着，可以将排氢时间的倒数按照时间进行积分，得到第一排氢参数。最后，可以判断第一排氢参数是否大于或等于第一阈值。如果第一排氢参数大于或等于第一阈值，控制单元可以确定目标电堆满足排氢条件；如果第一排氢参数小于第一阈值，控制单元可以确定目标电堆不满足排氢条件。
61.具体地，假设第i个积分周期的电堆电流密度用cd
i
表示，那么第i个积分周期的参考排氢时间可以通过如下公式计算得到：
62.t
i
＝a0+a1cd
i
+a2cd
i2
63.其中，t
i
为第i个积分周期的参考排氢时间，a0、a1和a2为计算第一排氢参数的参考数据，可以通过实验标定得到。在得到参考排氢时间之后，可以通过如下公式计算第一排氢参数：
[0064][0065]
其中，s为第一排氢参数，t0为第一个积分周期的开始时间，t1为第一个积分周期的阶数时间，n为从t0开始，到当前时刻所经过的积分周期个数。也就是说，从第一个积分周期开始，到控制单元计算第一排氢参数的时间，总共经历了n个积分周期。可选地，在一些可能的实现方式中，第一阈值可以为1。
[0066]
s203：响应于所述目标电堆满足所述排氢条件，根据所述多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度确定实际排氢时间。
[0067]
在确定目标电堆满足排氢条件之后，控制单元可以根据多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度确定实际排氢时间，以便在后续步骤中根据实际排氢时间控制目标电堆进行排氢。
[0068]
具体地，控制单元可以先根据每个积分周期的电堆电流密度确定每个积分周期对应的第二排氢参数，再根据多个积分周期中每个积分周期的时长，分别对各个积分周期的第二排氢参数进行积分并求和，进而计算得到实际排氢时间。
[0069]
具体地，控制单元可以通过如下公式计算第i个积分周期的第二排氢参数：
[0070]
to
i
＝b0+b1cd
i
+b2cd
i2
[0071]
to
i
为第i个积分周期的第二排氢参数，b0、b1和b2为计算第二排氢参数的参考数据，可以通过实验标定得到。在得到每个积分周期的第二排氢参数之后，可以通过如下公式计算第一实际排氢时间：
[0072]
[0073]
其中，t
open
表示实际排氢时间，剩余各个参数的含义与前述公式中含义相同。
[0074]
s204：根据所述实际排氢时间，控制所述目标电堆进行排氢。
[0075]
在确定实际排氢时间之后，控制单元可以控制目标电堆进行排氢。排氢时间具体为t
open
。也就是说，在排氢总时间达到t
open
之后，控制单元可以停止排氢。
[0076]
可选地，控制单元可以根据实际排氢时间生成阀门控制信号，并向阀门控制单元发送阀门控制信号，以控制阀门控制单元按照实际排氢时间进行排氢。例如，在图1所示的系统中，控制单元130可以在确定实际排氢时间之后生成阀门控制信号并向排气阀140发送，以控制排气阀140开启，以便电堆110的阳极部分中的气体通过排气管150排除。当排气阀140处于开启状态的时间达到实际排氢时间之后，排气阀140可以进入关闭状态，避免氢气的浪费。
[0077]
在一些可能的实现方式中，为了提高排氢的可靠性，还可以对目标电堆的电压进行监控。当目标电堆的电压过低时，说明目标电堆中反应速度较慢，目标电堆的阳极可能存在较多的杂气，那么控制单元可以控制目标电堆进行排氢，以提高目标电堆的反应速度，增大目标电堆的电压。
[0078]
具体地，控制单元可以通过电压传感器获取目标电堆的电堆电压。如果目标电堆的电堆电压低于第二阈值，说明目标电堆的反应速度较慢，有较大概率需要进行排氢。那么控制单元可以根据预设排氢时间和/或预设排氢频率进行排氢。其中，预设排氢时间大于前述实际排氢时间，预设排氢频率高于目标点对正常工作时的排氢频率。这样，可以快速排排出目标电堆的阳极部分的杂质，从而防止出现水淹等故障，避免电堆受到损伤，待电堆电压恢复正常后，可以再切换至正常的排氢逻辑处理中。
[0079]
本技术实施例提供了一种燃料电池排氢方法，该方法可以控制燃料电池中目标电堆进行排氢。具体地，可以先记录多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度，再根据所述多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度，判断目标电堆是否满足排氢条件。如果目标电堆满足排氢条件，可以根据多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度确定实际排氢时间。在确定实际排氢时间之后，可以控制目标电堆进行排氢，并控制排氢时间与实际排氢时间相匹配。这样，在控制目标电堆排氢之前，可以获取目标电堆的电堆电流密度，从而确定目标电堆的工作状态。如果目标电堆满足排氢条件，说明目标电堆在过去一段时间内的工作之后，需要进行排氢。接着，可以根据电堆电流密度计算实际排氢时间，相当于根据目标电堆的实际工作状态确定目标电堆可能存在多少需要杂质需要排除。如此，根据实际排氢时间进行排氢，相当于根据目标电堆的实际工作情况进行排氢，使得排氢能够贴合目标电堆的工作情况，在确保排氢效果的前提下，尽可能减少了对目标电堆的影响。
[0080]
以上为本技术实施例提供燃料电池排氢方法的一些具体实现方式，基于此，本技术还提供了对应的装置。下面将从功能模块化的角度对本技术实施例提供的装置进行介绍。
[0081]
参见图3所示的燃料电池排氢装置的结构示意图，所述装置300用于控制燃料电池中目标电堆进行排氢，包括：
[0082]
记录单元310，用于记录多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度，所述电堆电流密度体现所述目标电堆单位时间内流过单位体积的电流。
[0083]
第一确定单元，用于根据所述多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度，确
定所述目标电堆满足排氢条件。
[0084]
第二确定单元，用于响应于所述目标电堆满足所述排氢条件，根据所述多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度确定实际排氢时间。
[0085]
排氢单元，用于根据所述实际排氢时间，控制所述目标电堆进行排氢。
[0086]
本技术实施例提供了一种燃料电池排氢装置，该方法可以控制燃料电池中目标电堆进行排氢。具体地，可以先记录多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度，再根据所述多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度，判断目标电堆是否满足排氢条件。如果目标电堆满足排氢条件，可以根据多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度确定实际排氢时间。在确定实际排氢时间之后，可以控制目标电堆进行排氢，并控制排氢时间与实际排氢时间相匹配。这样，在控制目标电堆排氢之前，可以获取目标电堆的电堆电流密度，从而确定目标电堆的工作状态。如果目标电堆满足排氢条件，说明目标电堆在过去一段时间内的工作之后，需要进行排氢。接着，可以根据电堆电流密度计算实际排氢时间，相当于根据目标电堆的实际工作状态确定目标电堆可能存在多少需要杂质需要排除。如此，根据实际排氢时间进行排氢，相当于根据目标电堆的实际工作情况进行排氢，使得排氢能够贴合目标电堆的工作情况，在确保排氢效果的前提下，尽可能减少了对目标电堆的影响。
[0087]
可选地，在一些可能的实现中，所述排氢条件包括第一排氢参数大于或等于所述第一阈值。所述第一确定单元320，用于根据所述多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度，确定所述多个积分周期中每个积分周期的参考排氢时间；对所述参考排氢时间的倒数按时间进行积分，得到第一排氢参数；响应于所述第一排氢参数大于或等于所述第一阈值，确定所述目标电堆满足排氢条件。
[0088]
可选地，在一些可能的实现中，所述第二确定单元330，用于根据所述多个积分周期中每个积分周期的电堆电流密度确定所述多个积分周期中每个积分周期的第二排氢参数；根据每个积分周期的周期时长，对根据所述多个积分周期中每个积分周期的第二排氢参数进行积分，得到所述实际排氢时间。
[0089]
可选地，所述排氢单元340，用于根据所述实际排氢时间生成阀门控制信号，所述阀门控制信号用于控制排氢阀开启时间达到所述实际排氢时间，当所述排氢阀处于开启状态时，所述目标电堆的阳极与外界环境连通；向阀门控制单元发送所述阀门控制信号。
[0090]
可选地，在一些可能的实现中，所述装置还包括获取单元；所述获取单元，用于获取所述目标电堆的电堆电压；所述排氢单元，还用于响应于所述电堆电压低于第二阈值，根据预设排氢时间和/或预设排氢频率进行排氢，所述预设排氢时间大于所述实际排氢时间。
[0091]
此外，本技术实施例还提供了对应的设备和计算机存储介质，用于实现本技术实施例提供的任一实施例所述的燃料电池排氢方法。
[0092]
进一步地，本技术实施例提供了一种燃料电池，所述燃料电池包括至少一个电堆和控制单元，所述控制单元用于对所述电堆进行控制，并执行本技术任一实施例所述的燃料电池排氢方法。
[0093]
进一步地，本技术实施例还提供一种汽车，所述汽车包括燃料电池和控制单元，所述控制单元用于实施本技术任一实施例所述的燃料电池排氢方法。
[0094]
本技术实施例中提到的“第一”、“第二”(若存在)等名称中的“第一”、“第二”只是用来做名字标识，并不代表顺序上的第一、第二。
[0095]
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法中的全部或部分步骤可借助软件加通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本技术的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如只读存储器(英文：read
‑
only memory，rom)/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者诸如路由器等网络通信设备)执行本技术各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0096]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0097]
以上所述仅是本技术示例性的实施方式，并非用于限定本技术的保护范围。