质子交换膜燃料电池动态加载时空气流量的供给方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及质子交换膜燃料电池领域，尤其涉及一种质子交换膜燃料动态加载时 空气流量的供给方法。
【背景技术】
[0002] 质子交换膜燃料电池是一种直接把化学能转换成电能的发电装置，由于其能量转 换效率高、环境友好、功率密度和能量密度较高和功率范围广等优点，被认为是21世纪首 选的清洁、高效地发电技术，受到各国政府和大公司的重视。
[0003] 空冷型质子交换膜燃料电池阴极采用敞开式的空气流场，通过风扇供应空气，这 种强制对流方式一方面起到给电堆散热的作用，另一方面会影响到电堆阴极侧的湿度。因 此，空气流量对温度和湿度都有重要的影响，而且电池性能往往低于外部加湿方式的燃料 电池。但是，由于在结构简单、体积小、重量轻等优点这类燃料电池广泛应用于便携式应急 电源、便携电子设备电源和车载燃料电池，具有广泛的应用前景和研宄价值。
[0004] 风扇转速（空气流量）对电堆温度的影响，根据传热原理，可计算如下：
【主权项】
1. 一种质子交换膜燃料电池动态加载时空气流量供给方法，采用空气流量最优值跟随 负载电流的控制方法，其特征在于包括以下步骤： (1) 燃料电池动态加载时，设置负载电流从初始电流加载到最终电流的步长数N ;通过 燃料电池系统中的电流传感器实时采集当前的负载电流I ; (2) 根据空气流量最优值计算公式计算各个负载电流下的空气流量最优值； (3) 通过控制器控制空气流量最优值跟随负载电流。
2. 根据权利要求1所述的燃料电池动态加载时空气流量供给方法，其特征在于，空气 流量最优值的计算公式V = f(I，T，RH)，考虑了负载电流、环境温度和环境湿度对所需空气 流量的影响。
3. 根据权利要求1所述的燃料电池动态加载时空气流量供给方法，其特征在于，所述N 个步长可为等分步长或不等分步长。
4. 根据权利要求1所述的燃料电池动态加载时空气流量供给方法，其特征在于，负载 电流加载方式可采用步长加载或者接近连续性加载方式。
5. 根据权利要求1所述的燃料电池动态加载时空气流量供给方法，其特征在于，空气 流量最优值实时跟随负载电流的变化进行调整。
【专利摘要】本发明提供一种质子交换膜燃料电池动态加载时空气流量的供给方法，采用空气流量跟随负载电流I的控制方法，该控制方法将动态加载的初始电流I1增加到最终电流I2的过程分为N个步长，考虑到空气流量对电堆性能具有重要影响，因此空气流量应该按照最优值进行控制，即按照空气流量最优值计算公式：V＝f(I，T,R)，确定各个电流下对应的最优空气流量，然后最优空气流量跟随电流进行供给。本发明以最优空气流量跟随电流进行控制，通过设置质子交换膜燃料电池动态加载时电流的变化步长来控制最优空气流量的供给方式，以单电池电压一致性、电堆效率和系统效率等指标作为燃料电池性能提升的表征方式，保证燃料电池系统工作在最佳状态。
【IPC分类】H01M8-04
【公开号】CN104868144
【申请号】CN201510294015
【发明人】戴朝华, 彭跃进, 刘志祥, 陈维荣, 李奇, 张雪霞, 王勇, 黄明
【申请人】西南交通大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年6月1日