氢燃料电池的膜电极催化剂的保护方法、装置和发动机与流程

专利2025-04-20  37


本技术涉及氢燃料电池,具体而言,涉及一种氢燃料电池的膜电极催化剂的保护方法、装置、计算机可读存储介质和发动机。


背景技术:

1、氢燃料电池发动机关机后,外界空气从电堆缝隙、管接头等未完全密封处扩散进电堆内部流道,下次发动机开机时通入氢气,在阳极流道氢气与空气产生氢空界面,导致阴极侧产生高电位,碳载体参与化学反应,对阴极催化剂的碳载体造成腐蚀,催化剂反应活性面积变小,电堆化学反应速率,从而导致电堆性能的衰减,影响客户用车体验。

2、现有方案cn103515635a用于操作氢燃料电池系统的系统和方法,提供了用于操作氢燃料电池系统的系统和方法,其通过在氧浓度大于预定水平时周期性地将氢供应到阴极以将氧扫除,以防止在氢燃料电池车辆停放时空气中的氧扩散到阴极中,来防止在阳极处形成氧与氢之间的界面,由此防止氢燃料电池组的膜电极组件的耐久性劣化。

3、现有方案的缺点:基于参考停车一段时间后氧浓度变化的经验值,周期性的向电堆内部阳极流道吹扫氢气以避免氢空界面的产生,防止电堆性能衰减。随着电堆的持续运行,电堆的气密性降低,泄漏量会逐渐变大,氧浓度增长趋势变大,按照之前的经验值吹扫依旧会导致氧气吹扫不及时的问题,此时发动机开机仍然存在出现氢空界面的可能。


技术实现思路

1、本技术的主要目的在于提供一种氢燃料电池的膜电极催化剂的保护方法、装置、计算机可读存储介质和发动机,以至少解决随着氢燃料电池的电堆的持续运行,电堆的气密性降低,泄漏量会逐渐变大,氧浓度增长趋势变大,按照之前的经验值吹扫依旧会导致氧气吹扫不及时的问题。

2、为了实现上述目的,根据本技术的一个方面,提供了一种氢燃料电池的膜电极催化剂的保护方法,发动机包括氢燃料电池,所述氢燃料电池包括电堆、第一阀门、第二阀门、氮气制备供应装置和过滤压缩冷却装置,所述电堆的空气管路的进口分别与所述第一阀门的第一端和所述氮气制备供应装置的输出端连通,所述氮气制备供应装置的输入端与所述第二阀门的第一端连通,所述第一阀门的第二端分别与所述第二阀门的第二端和所述过滤压缩冷却装置的输出端连通,所述过滤压缩冷却装置用于对空气依次进行过滤处理、压缩处理和冷却处理,该方法包括:

3、接收并响应于关机指令,控制所述发动机关机;

4、在确定所述发动机已关机的情况下,控制所述第二阀门开启,并关闭所述第一阀门,并开启所述过滤压缩冷却装置,使得所述氮气制备供应装置制备氮气,以清空所述氢燃料电池的所述电堆的所述空气管路的残余空气以及所述电堆的所述氢气管路的残余氢气;

5、实时获取所述空气管路的出口的氮气浓度和所述氢气管路的出口的氮气浓度,得到第一气体浓度和第二气体浓度,且根据所述第一气体浓度和所述第二气体浓度的大小,执行第一处理方式或者第二处理方式,其中,所述第一处理方式表征保持所述第二阀门开启并保持第一阀门关闭并保持所述过滤压缩冷却装置开启,所述第二处理方式表征封闭所述电堆的所述氢气管路的出口和所述空气管路的出口。

6、可选地,在控制所述第二阀门开启,并关闭所述第一阀门,并开启所述过滤压缩冷却装置的过程中,所述方法还包括:

7、开启第三阀门并关闭第四阀门,以清空所述电堆的所述氢气管路的残余氢气,其中,所述第三阀门与气水分离装置的第一输出端连通,所述气水分离装置的输入端连通至所述电堆的氢气出口端,所述气水分离装置的第二输出端与氢气循环装置的输入端连通,所述第四阀门的第一端与氢气循环装置的输出端连通,所述第四阀门的第二端与所述电堆的氢气入口端连通;

8、开启第五阀门,以清空所述电堆的空气管路的残余空气,所述第五阀门与所述电堆的所述空气管路的出口连通。

9、可选地,根据所述第一气体浓度和所述第二气体浓度的大小,执行第一处理方式或者第二处理方式,包括:

10、在所述第一气体浓度和所述第二气体浓度均大于或者等于预设浓度的情况下,执行所述第二处理方式;

11、在所述第一气体浓度和/或所述第二气体浓度小于所述预设浓度的情况下,执行所述第一处理方式。

12、可选地,在执行第二处理方式之后,所述方法还包括:

13、实时获取所述电堆的所述空气管路的进口的压力和所述电堆的氢气入口端的压力,得到第一压力和第二压力;

14、根据所述第一压力和所述第二压力的大小,执行第三处理方式或者继续执行所述第二处理方式,所述第三处理方式表征关闭所述第二阀门、所述第三阀门和所述过滤压缩冷却装置,所述第三阀门与气水分离装置的第一输出端连通,所述气水分离装置的输入端连通至所述电堆的氢气出口端,所述气水分离装置的第二输出端与氢气循环装置的输入端连通。

15、可选地,根据所述第一压力和所述第二压力的大小,执行第三处理方式或者继续执行所述第二处理方式,包括:

16、在所述第一压力和所述第二压力均大于或者等于第一预设压力的情况下,执行所述第三处理方式;

17、在所述第一压力和/或所述第二压力小于所述第一预设压力的情况下,继续执行所述第二处理方式。

18、可选地,在执行第三处理方式之后,所述方法还包括:

19、在所述第一压力和所述第二压力均小于或者等于第二预设压力的情况下,重复执行除气步骤,所述除气步骤表征控制所述第二阀门开启,并关闭所述第一阀门,并开启所述过滤压缩冷却装置。

20、可选地,在根据所述第一压力和所述第二压力的大小,执行第三处理方式,或者继续执行所述第二处理方式之前,所述方法还包括:

21、确定目标耐受压力上限值为所述电堆的所述空气管路的耐受压力上限值和所述氢气管路的耐受压力上限值中的最小值;

22、确定第一预设压力为与所述目标耐受压力上限值对应的预设压力。

23、可选地,执行第二处理方式,包括:关闭所述第三阀门和所述第五阀门。

24、根据本技术的另一方面,提供了一种氢燃料电池的膜电极催化剂的保护装置,该装置包括:

25、接收单元,用于接收并响应于关机指令,控制发动机关机;

26、第一处理单元,用于在确定所述发动机已关机的情况下,控制所述第二阀门开启,并关闭所述第一阀门,并开启所述过滤压缩冷却装置,使得所述氮气制备供应装置制备氮气,以清空所述氢燃料电池的所述电堆的所述空气管路的残余空气以及所述电堆的所述氢气管路的残余氢气;

27、第二处理单元,用于实时获取所述空气管路的出口的氮气浓度和所述氢气管路的出口的氮气浓度,得到第一气体浓度和第二气体浓度,且根据所述第一气体浓度和所述第二气体浓度的大小,执行第一处理方式或者第二处理方式,其中,所述第一处理方式表征保持所述第二阀门开启并保持第一阀门关闭并保持所述过滤压缩冷却装置开启,所述第二处理方式表征封闭所述电堆的所述氢气管路的出口和所述空气管路的出口。

28、根据本技术的另一方面,提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质包括存储的程序,其中,在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行任意一种所述的氢燃料电池的膜电极催化剂的保护方法。

29、根据本技术的另一方面,提供了一种发动机,该发动机包括:发动机包括氢燃料电池和控制器,所述氢燃料电池包括电堆、氢气供给装置、第一阀门、第二阀门、氮气制备供应装置和过滤压缩冷却装置,所述电堆的空气管路的进口分别与所述第一阀门的第一端和所述氮气制备供应装置的输出端连通,所述氮气制备供应装置的输入端与所述第二阀门的第一端连通,所述第一阀门的第二端分别与所述第二阀门的第二端和所述过滤压缩冷却装置的输出端连通,所述氢气供给装置与所述电堆的氢气管路连通,所述过滤压缩冷却装置用于对空气依次进行过滤处理、压缩处理和冷却处理,所述控制器分别与所述氢气供给装置、所述第二阀门、所述第一阀门和所述过滤压缩冷却装置之间进行通信,所述控制器用于执行任意一种所述的氢燃料电池的膜电极催化剂的保护方法。

30、应用本技术的技术方案,在确定所述发动机已关机的情况下,控制所述第二阀门开启,并关闭所述第一阀门,并开启所述过滤压缩冷却装置,使得所述氮气制备供应装置制备氮气,以清空所述氢燃料电池的所述电堆的所述空气管路的残余空气以及所述电堆的所述氢气管路的残余氢气,从而在保护膜电极催化剂之前清除了残余空气和残余氢气的影响,根据所述第一气体浓度和所述第二气体浓度的大小,保持所述第二阀门开启并保持第一阀门关闭并保持所述过滤压缩冷却装置开启,或者,封闭所述电堆的所述氢气管路的出口和所述空气管路的出口,以保护膜电极催化剂,相比现有方案的吹扫工作更加及时,从而解决了随着氢燃料电池的电堆的持续运行,电堆的气密性降低,泄漏量会逐渐变大,氧浓度增长趋势变大,按照之前的经验值吹扫依旧会导致氧气吹扫不及时的问题。


技术特征:

1.一种氢燃料电池的膜电极催化剂的保护方法,发动机包括氢燃料电池,所述氢燃料电池包括电堆、第一阀门、第二阀门、氮气制备供应装置和过滤压缩冷却装置,所述电堆的空气管路的进口分别与所述第一阀门的第一端和所述氮气制备供应装置的输出端连通,所述氮气制备供应装置的输入端与所述第二阀门的第一端连通,所述第一阀门的第二端分别与所述第二阀门的第二端和所述过滤压缩冷却装置的输出端连通,所述过滤压缩冷却装置用于对空气依次进行过滤处理、压缩处理和冷却处理,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在控制所述第二阀门开启,并关闭所述第一阀门,并开启所述过滤压缩冷却装置的过程中,所述方法还包括:

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述第一气体浓度和所述第二气体浓度的大小,执行第一处理方式或者第二处理方式,包括:

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在执行第二处理方式之后,所述方法还包括:

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,根据所述第一压力和所述第二压力的大小,执行第三处理方式或者继续执行所述第二处理方式,包括:

6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,在执行第三处理方式之后,所述方法还包括:

7.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,在根据所述第一压力和所述第二压力的大小,执行第三处理方式,或者继续执行所述第二处理方式之前,所述方法还包括:

8.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,执行第二处理方式,包括:

9.一种氢燃料电池的膜电极催化剂的保护装置,其特征在于,包括:

10.一种发动机,其特征在于,包括:发动机包括氢燃料电池和控制器,所述氢燃料电池包括电堆、氢气供给装置、第一阀门、第二阀门、氮气制备供应装置和过滤压缩冷却装置,所述电堆的空气管路的进口分别与所述第一阀门的第一端和所述氮气制备供应装置的输出端连通,所述氮气制备供应装置的输入端与所述第二阀门的第一端连通,所述第一阀门的第二端分别与所述第二阀门的第二端和所述过滤压缩冷却装置的输出端连通,所述氢气供给装置与所述电堆的氢气管路连通,所述过滤压缩冷却装置用于对空气依次进行过滤处理、压缩处理和冷却处理,所述控制器分别与所述氢气供给装置、所述第二阀门、所述第一阀门和所述过滤压缩冷却装置之间进行通信,所述控制器用于执行权利要求1至8中任意一项所述的氢燃料电池的膜电极催化剂的保护方法。


技术总结
本申请提供了一种氢燃料电池的膜电极催化剂的保护方法、装置和发动机,在确定发动机已关机的情况下,控制第二阀门开启,并关闭第一阀门,并开启过滤压缩冷却装置,从而在保护膜电极催化剂之前清除了残余空气和残余氢气的影响,根据第一气体浓度和第二气体浓度的大小,保持第二阀门开启并保持第一阀门关闭并保持过滤压缩冷却装置开启,或者,封闭电堆的氢气管路的出口和空气管路的出口,以保护膜电极催化剂,相比现有方案的吹扫工作更加及时,从而解决了随着氢燃料电池的电堆的持续运行,电堆的气密性降低,泄漏量会逐渐变大,氧浓度增长趋势变大,按照之前的经验值吹扫依旧会导致氧气吹扫不及时的问题。

技术研发人员:张同华,陈军龙,杨家乐,李玉赛,张兴泽,张绍杰
受保护的技术使用者:潍柴巴拉德氢能科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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