电池性能恢复装置的控制方法、电池性能恢复装置和系统与流程

本技术涉及燃料电池，特别是涉及一种电池性能恢复装置的控制方法、电池性能恢复装置和电池性能恢复系统。

背景技术：

1、燃料电池是一种直接将燃料化学能转化为电能的装置，例如质子交换膜燃料电池，具有功率密度大、效率高、以及无污染等优点，膜电极为质子交换膜燃料电池的核心部件，包括质子交换膜以及分别设置在质子交换膜两侧的阳极催化层和阴极催化层。燃料气体反应的进行依赖于两侧催化层的催化作用。

2、但是，在传统技术方案中随着燃料电池长时间持续的运行，电池中膜电极的性能会迅速衰减。然而，在燃料电池的膜电极出现性能衰减之后，将会导致燃料电池的使用寿命也越来越短。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高电池使用寿命的电池性能恢复装置的控制方法、电池性能恢复装置和电池性能恢复系统。

2、第一方面，本技术提供了一种电池性能恢复装置的控制方法。所述方法包括：

3、对待恢复电池进行初次还原处理，所述初次还原处理用于将所述待恢复电池的催化层中的铂氧化物还原成铂；

4、采集初次还原处理后所述待恢复电池的第一电压值，所述第一电压值为初次还原后的所述待恢复电池以额定功率运行时的电压值；

5、调整所述额定功率运行中待恢复电池的电池电势，以进行二次还原处理，所述二次还原处理用于将所述催化层中的铂硫酸根化物还原成铂；

6、采集二次还原处理后的所述待恢复电池以额定功率运行时的第二电压值；

7、返回至调整所述额定功率运行中待恢复电池的电池电势，以进行二次还原处理的步骤，直至所述第一电压值与所述第二电压值的均值波动不大于预设电压差，将二次还原处理后的所述待恢复电池作为电池性能恢复装置的控制后的电池。

8、在其中一个实施例中，所述控制待恢复电池进行初次还原处理包括：

9、向所述待恢复电池中注入去离子水，所述去离子水作用于所述待恢复电池的质子交换膜，用于使所述质子交换膜保持湿润；

10、在所述质子交换膜保持湿润的情况下，向所述待恢复电池的阴极侧注入还原试剂进行初次还原处理，所述还原试剂作用于所述催化层中的阴极侧，用于将所述铂氧化物还原成铂。

11、在其中一个实施例中，电池性能恢复装置的控制方法还包括：

12、监测初次还原处理对应的循环处理时间；

13、当所述循环处理时间不小于初次还原处理预设的处理时间阈值，向所述阴极侧注入氮气，所述氮气用于排出所述阴极侧中的还原试剂。

14、在其中一个实施例中，在采集初次还原处理后所述待恢复电池的第一电压值之前，还包括：

15、向初次还原处理后所述待恢复电池的阴极侧注入空气；

16、向初次还原处理后所述待恢复电池的阳极侧注入还原试剂；

17、控制初次还原处理后所述待恢复电池，在注入空气和还原试剂后形成的测试环境中以所述额定功率运行。

18、在其中一个实施例中，所述调整所述额定功率运行中待恢复电池的电池电势进行二次还原处理包括：

19、将所述额定功率运行中待恢复电池的电池电势调整为第一预设电势，所述第一预设电势用于使所述催化层中的铂硫化物转化为所述铂硫酸根化物；

20、将所述第一预设电势调整为第二预设电势，对所述催化层进行二次还原处理，所述第二预设电势用于使所述铂硫酸根化物还原成铂。

21、在其中一个实施例中，所述将所述第一预设电势调整为第二预设电势，对所述催化层进行二次还原处理包括：

22、保持所述待恢复电池中阳极侧还原试剂的试剂注入量不变，降低所述待恢复电池的阴极侧的空气进气量；

23、基于所述试剂注入量和降低后的所述空气进气量，使所述待恢复电池的电势下降至所述第二预设电势，对所述催化层进行二次还原处理。

24、在其中一个实施例中，电池性能恢复装置的控制方法还包括：

25、升高所述待恢复电池的阳极侧还原试剂的试剂压力值，以使还原试剂通过质子交换膜进入至所述待恢复电池的阴极侧，对所述阴极侧产生的铂氧化物进行还原。

26、在其中一个实施例中，电池性能恢复装置的控制方法还包括：

27、向电池性能恢复装置的控制后的电池中注入氮气进行吹扫；

28、向吹扫后的电池中注入饱和湿氢气，所述饱和湿氢气用于隔绝空气。

29、第二方面，本技术还提供了一种电池性能恢复装置。所述装置包括：

30、初次还原处理模块，用于对待恢复电池进行初次还原处理，所述初次还原处理用于将所述待恢复电池的催化层中的铂氧化物还原成铂；

31、第一电压采集模块，用于采集初次还原处理后所述待恢复电池的第一电压值，所述第一电压值为初次还原后的所述待恢复电池以额定功率运行时的电压值；

32、二次还原处理模块，用于调整所述额定功率运行中待恢复电池的电池电势，以进行二次还原处理，所述二次还原处理用于将所述催化层中的铂硫酸根化物还原成铂；

33、第二电压采集模块，用于采集二次还原处理后的所述待恢复电池以额定功率运行时的第二电压值；

34、电压对比校验模块，用于返回至所述控制待恢复电池进行初次还原处理的过程，直至所述第一电压值与所述第二电压值的均值波动不大于预设电压差。

35、第三方面，本技术还提供了一种电池性能恢复系统。该系统包括电池性能恢复装置和待恢复电池，电池性能恢复装置能够对所述待恢复电池进行恢复作业，作业过程包括以下步骤：

36、对待恢复电池进行初次还原处理，所述初次还原处理用于将所述待恢复电池的催化层中的铂氧化物还原成铂；

37、采集初次还原处理后所述待恢复电池的第一电压值，所述第一电压值为初次还原后的所述待恢复电池以额定功率运行时的电压值；

38、调整所述额定功率运行中待恢复电池的电池电势，以进行二次还原处理，所述二次还原处理用于将所述催化层中的铂硫酸根化物还原成铂；

39、采集二次还原处理后的所述待恢复电池以额定功率运行时的第二电压值；

40、返回至调整所述额定功率运行中待恢复电池的电池电势，以进行二次还原处理的步骤，直至所述第一电压值与所述第二电压值的均值波动不大于预设电压差。

41、上述电池性能恢复装置的控制方法、电池性能恢复装置和系统，首先通过对待恢复电池进行初次的还原处理，以使电池催化层中的铂氧化物换位成为金属铂颗粒的催化剂，在初次还原的基础上，然后对初次还原后的电池进行负载测试，使其以额定功率运行，并采集电池在额定功率运行时的第一电压值。由于电池在负载运行时催化层中的金属铂颗粒的催化剂还可以产生除铂氧化物之外的其他化合物，例如铂硫酸根化物，为能够提高电池性能的恢复效果，需进一步对产生的铂硫酸根化物进行还原。对负载状态下的电池电势进行调整变更，为电池中的铂硫酸根化物还原成铂提供反应环境以及反应条件，从而对电池中催化层进行二次还原处理。采集二次还原处理之后电池在额定功率运行时的第二电压值。循环执行前述的两次还原处理的过程，直至所述第一电压值与所述第二电压值的均值波动不大于预设电压差，得到电池性能恢复后的电池。催化剂的还原后电池性能会逐步提升，通过多次反复的铂还原处理能够较大限度地对催化剂的性能进行恢复，进而也实现了对电池性能的恢复，最终有效地延长了电池的使用寿命。