專利名稱：一種帶有動態(tài)控制裝置的燃料電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及燃料電池，尤其涉及一種帶有動態(tài)控制裝置的燃料電池。
背景技術：
電化學燃料電池是一種能夠?qū)浼把趸瘎┺D(zhuǎn)化成電能及反應產(chǎn)物的裝置。該裝置的內(nèi)部核心部件是膜電極(Membrane Electrode Assembly，簡稱MEA)，膜電極(MEA)由一張質(zhì)子交換膜、膜兩面夾兩張多孔性的可導電的材料，如碳紙組成。在膜與碳紙的兩邊界面上含有均勻細小分散的引發(fā)電化學反應的催化劑，如金屬鉑催化劑。膜電極兩邊可用導電物體將發(fā)生電化學發(fā)應過程中生成的電子，通過外電路引出，構(gòu)成電流回路。
在膜電極的陽極端，燃料可以通過滲透穿過多孔性擴散材料(碳紙)，并在催化劑表面上發(fā)生電化學反應，失去電子，形成正離子，正離子可通過遷移穿過質(zhì)子交換膜，到達膜電極的另一端陰極端。在膜電極的陰極端，含有氧化劑(如氧氣)的氣體，如空氣，通過滲透穿過多孔性擴散材料(碳紙)，并在催化劑表面上發(fā)生電化學反應得到電子，形成負離子。在陰極端形成的陰離子與陽極端遷移過來的正離子發(fā)生反應，形成反應產(chǎn)物。
在采用氫氣為燃料，含有氧氣的空氣為氧化劑(或純氧為氧化劑)的質(zhì)子交換膜燃料電池中，燃料氫氣在陽極區(qū)的催化電化學反應就產(chǎn)生了氫正離子(或叫質(zhì)子)。質(zhì)子交換膜幫助氫正離子從陽極區(qū)遷移到陰極區(qū)。除此之外，質(zhì)子交換膜將含氫氣燃料的氣流與含氧的氣流分隔開來，使它們不會相互混合而產(chǎn)生爆發(fā)式反應。
在陰極區(qū)，氧氣在催化劑表面上得到電子，形成負離子，并與陽極區(qū)遷移過來的氫正離子反應，生成反應產(chǎn)物水。在采用氫氣、空氣(氧氣)的質(zhì)子交換膜燃料電池中，陽極反應與陰極反應可以用以下方程式表達陽極反應
陰極反應在典型的質(zhì)子交換膜燃料電池中，膜電極(MEA)一般均放在兩塊導電的極板中間，每塊導流極板與膜電極接觸的表面通過壓鑄、沖壓或機械銑刻，形成至少一條以上的導流槽。這些導流極板可以上金屬材料的極板，也可以是石墨材料的極板。這些導流極板上的流體孔道與導流槽分別將燃料和氧化劑導入膜電極兩邊的陽極區(qū)與陰極區(qū)。在一個質(zhì)子交換膜燃料電池單電池的構(gòu)造中，只存在一個膜電極，膜電極兩邊分別是陽極燃料的導流板與陰極氧化劑的導流板。這些導流板既作為電流集流板，也作為膜電極兩邊的機械支撐，導流板上的導流槽又作為燃料與氧化劑進入陽極、陰極表面的通道，并作為帶走燃料電池運行過程中生成的水的通道。
為了增大整個質(zhì)子交換膜燃料電池的總功率，兩個或兩個以上的單電池通?？赏ㄟ^直疊的方式串聯(lián)成電池組或通過平鋪的方式聯(lián)成電池組。在直疊、串聯(lián)式的電池組中，一塊極板的兩面都可以有導流槽，其中一面可以作為一個膜電極的陽極導流面，而另一面又可作為另一個相鄰膜電極的陰極導流面，這種極板叫做雙極板。一連串的單電池通過一定方式連在一起而組成一個電池組。電池組通常通過前端板、后端板及拉桿緊固在一起成為一體。
一個典型電池組通常包括(1)燃料及氧化劑氣體的導流進口和導流通道，將燃料(如氫氣、甲醇或甲醇、天然氣、汽油經(jīng)重整后得到的富氫氣體)和氧化劑(主要是氧氣或空氣)均勻地分布到各個陽極、陰極面的導流槽中；(2)冷卻流體(如水)的進出口與導流通道，將冷卻流體均勻分布到各個電池組內(nèi)冷卻通道中，將燃料電池內(nèi)氫、氧電化學放熱反應生成的熱吸收并帶出電池組進行散熱；(3)燃料與氧化劑氣體的出口與相應的導流通道，燃料氣體與氧化劑氣體在排出時，可攜帶出燃料電池中生成的液、汽態(tài)的水。通常，將所有燃料、氧化劑、冷卻流體的進出口都開在燃料電池組的一個端板上或兩個端板上。
質(zhì)子交換膜燃料電池可以用作一切車、船等運載工具的動力系統(tǒng)，也可以用作手提式、移動式、固定式的發(fā)電裝置。
質(zhì)子交換膜燃料電池用作車、船動力系統(tǒng)或手提式、移動式和固定式的發(fā)電站時必須包括電池堆、燃料氫氣供應、空氣供應、冷卻散熱、自動控制及電能輸出各個部分。其中氫燃料供應與空氣供應是必不可少的。圖1為燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，在圖1中1為燃料電池堆，2為氫氣瓶，3為減壓閥，4為空氣過濾器，5為空氣壓縮供應裝置，6、6’為水-汽分離器，7為水箱，8為水泵，9為散熱器，10為氫循環(huán)泵，11為氫氣增濕裝置，12為空氣增濕裝置。
目前，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)用作車、船動力系統(tǒng)或移動式、固定式發(fā)電站時都必須保證燃料電池長期運行的穩(wěn)定性。
為了保證燃料電池長期運行的穩(wěn)定性，目前質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極中所用的質(zhì)子交換膜，在電池運行過程中需要有水分子存在保濕，因為只有水化的質(zhì)子才可以自由地穿過質(zhì)子交換膜，從電極陽極端到達電極陰極端參加電化學反應。否則，當大量干燥的空氣或氫氣向燃料電池供應并離開燃料電池時，容易將質(zhì)子交換膜中的水分子帶跑，質(zhì)子無法穿過質(zhì)子交換膜，導致電極內(nèi)阻急劇增加，電池性能急劇下降。所以向燃料電池供應的氫氣或空氣一般來說需要經(jīng)過增濕，使進入燃料電池的氫氣或空氣相對濕度提高，以免使質(zhì)子交換膜失水。
目前，應用于質(zhì)子交換膜燃料電池的增濕裝置主要有兩種1.干氫氣或空氣與純凈水進入燃料電池前，在增濕裝置內(nèi)進行直接碰撞后使水分子與氫氣或空氣分子呈混合均勻的氣態(tài)空氣、水分子，經(jīng)過水汽分離后，進入燃料電池時，是達到一定相對濕度的氫氣或空氣。
2.干氫氣或空氣與純凈水在進入燃料電池前在增濕裝置并沒有直接接觸，而是由一層可以讓水分子自由透過但不讓氣體分子透過的膜分隔開來，當膜一邊流過干氫氣或空氣而膜另一邊流過純凈水時，水分子就會自動從膜的一邊透過膜的另一邊，使空氣分子與水分子混合達到一定的相對濕度的空氣。這種膜可以是質(zhì)子交換膜，如杜邦公司的Nafion膜等。
燃料電池發(fā)電系統(tǒng)用作車、船動力系統(tǒng)或移動式、固定式發(fā)電站時，輸出功率一般都必須隨駕駛員工況條件或用戶用電情況的變化而變化；特別是用作車、船動力系統(tǒng)時，工況變化會十分頻繁，而且在車、船處于怠速狀態(tài)到起動加速狀態(tài)的工況變化時，相應要求燃料電池發(fā)電系統(tǒng)輸出功率從很小立即變化到很大。
燃料電池發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的變化，要求向燃料電池供應的燃料氫氣、空氣、冷卻流體的流量也發(fā)生變化，以滿足適應燃料電池功率輸出變化的要求，而且提高燃料電池發(fā)電系統(tǒng)自身的發(fā)電效率。
因為燃料電池發(fā)電系統(tǒng)支持系統(tǒng)本身運行發(fā)電也必須消耗一定的功率。其中，主要消耗的功率部件有1.向燃料電池堆輸送空氣的輸送裝置；2.氫氣循環(huán)泵；3.冷卻流體循環(huán)輸送泵；4.一些與自動控制有關的部件，如控制器；控制執(zhí)行部件，如電磁閥、散熱風扇等。
這些自消耗功率部件所有消耗功率占整個燃料電池堆總輸出功率的10～20％。所以，為了提高整個燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率，當燃料電池發(fā)電系統(tǒng)輸出功率變化很大時，原則上也要求支持燃料電池發(fā)電系統(tǒng)本身運行的功率消耗器件發(fā)生動態(tài)響應。對一些功率消耗較大的器件，如空氣輸送泵、氫氣循環(huán)泵、冷卻流體循環(huán)泵等實現(xiàn)動態(tài)控制。一般來說，在燃料電池發(fā)電系統(tǒng)處于滿負荷額定功率輸出工況下工作時，上述三者較大的功率消耗器件也處于最大的功率消耗額定工作狀態(tài)，而當燃料電池發(fā)電系統(tǒng)處于很小功率輸出，甚至處于待命或怠速工況下工作時，對上述三者較大的功率消耗器件中的電機實行調(diào)速，將其消耗功率降至最低。
所以，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)在輸出功率發(fā)生變化時，要求向燃料電池供應的燃料氫氣、空氣、冷卻流體的流量發(fā)生變化，以滿足輸出功率變化的要求。但是現(xiàn)有燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中的二種增濕裝置技術對上述向燃料電池發(fā)電系統(tǒng)供應的燃料氫氣、空氣、冷卻流體的流量與輸出功率之間實現(xiàn)關聯(lián)動態(tài)響應控制上有以下技術缺陷1.上述二種技術的增濕裝置一般都按燃料電池發(fā)電系統(tǒng)額定工作狀態(tài)下的額定工作溫度，以及相應的空氣、氫氣流量；壓力、冷卻流體流量參數(shù)而設計成的增濕裝置，可以使燃料電池發(fā)電系統(tǒng)長期在額定的工況點下穩(wěn)定的工作，而相應的空氣、氫氣流量及工作壓力可以被該增濕裝置增濕到恰好適合燃料電池額定狀態(tài)下工作，其中相對濕度大約在70～95％，并對燃料電池的高效能運行與延長壽命是非常恰當?shù)摹?br> 但當燃料電池發(fā)電系統(tǒng)輸出功率較小，或處于怠速狀態(tài)時，此時要求向燃料電池供應的燃料氫氣、空氣、冷卻流體的流量較小，這樣小流量的燃料氫氣與空氣經(jīng)過較大的固定式增濕裝置往往容易造成過增濕(相對濕度達到100％)，這樣容易造成燃料電池堆內(nèi)部積水。
2.當燃料電池發(fā)電系統(tǒng)輸出功率較大，甚至處于短時超額定功率的峰值功率輸出時，此時要求向燃料電池供應的燃料氫氣、空氣、冷卻流體的流量達到最大。這種與峰值功率相匹配的大流量的氫氣與空氣經(jīng)過固定式的增濕裝置往往造成增濕不夠，即無法達到預定的相對濕度。
3.增濕裝置往往是靠燃料電池的廢熱來達到預定的工作溫度，如果燃料電池發(fā)電系統(tǒng)尚未達到額定工作溫度時(70℃左右)，此時增濕裝置的工作溫度也往往未達到額定工作溫度。一般來說，增濕裝置對氫氣、空氣的增濕程度不但與該增濕裝置的工程設計有關，而且與工作溫度有關，工作溫度越高，增濕程度越高。所以當燃料電池發(fā)電系統(tǒng)遠未達到額定工作溫度時，往往造成原來與額定功率相匹配的氫氣、空氣流量增濕不夠，即無法達到額定相對濕度的要求。
4.空氣的增濕度與大氣環(huán)境溫度與濕度也有一定關系。一般來說，在氣溫高，濕度大的天氣情況下，空氣經(jīng)過上述固定式的增濕裝置時，容易造成過增濕；而在氣溫低，濕度小的天氣情況下，空氣經(jīng)過上述固定式的增濕裝置時會造成增濕不夠。
上述二種技術的增濕裝置是固定式的，無法對一些燃料電池發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)的動態(tài)情況實現(xiàn)動態(tài)的增濕調(diào)節(jié)。所以會導致燃料電池堆經(jīng)常處于要么過增濕，要么增濕不夠的狀態(tài)，而這些不利狀態(tài)會嚴重影響燃料電池堆的效能，甚至導致性能嚴重衰減，影響壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服了上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種在任何功率輸出要求的工況下都能實現(xiàn)高效能運行的帶有動態(tài)控制裝置的燃料電池。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)一種帶有動態(tài)控制裝置的燃料電池，該燃料電池包括燃料電池堆(1)，氫氣瓶(2)，減壓閥(3)，空氣過濾器(4)，空氣壓縮供應裝置(5)，水-汽分離器(6)、(6’)，水箱(7)，水泵(8)，散熱器(9)，氫循環(huán)泵(10)，氫氣路高效增濕裝置(11)，空氣路高效增濕裝置(12)，氫氣路增濕裝置可調(diào)速馬達(13)，空氣路增濕裝置可調(diào)速馬達(13’)；其特征在于，還包括氫氣路進燃料電池堆氫氣相對濕度傳感器(14)，氫氣路進燃料電池堆氫氣溫度傳感器(15)，空氣路進燃料電池堆空氣相對濕度傳感器(16)，空氣路進燃料電池堆空氣溫度傳感器(17)，冷卻流體路進燃料電池堆冷卻流體溫度傳感器(18)；所述的氫氣路高效增濕裝置(11)、空氣路高效增濕裝置(12)可動態(tài)控制空氣、氫氣的增濕度。
所述的燃料電池堆(1)輸出的功率允許大小值與該燃料電池工作溫度(18)的大小有關，一般可以找到一種功率允許輸出大小與(18)值的關系，(18)值越接近額定工作溫度，允許輸出功率越大或越接近額定輸出功率。
所述的燃料電池堆(1)輸出的功率與向燃料電池供應的燃料氫氣流量以及空氣流量的匹配關系，按氫氣計量比1.2計算，空氣計量比2.0計算。
所述的氫氣相對濕度(14)與空氣相對濕度(16)分別與氫氣、空氣流量、溫度(15)、(17)及氫氣、空氣壓力有關，一般可以找到該種氣體流量，在某種壓力、溫度條件下達到某種相對濕度的關系曲線，一般來說，該氣體流量越大，溫度越高，壓力越低，越難達到該氣體高相對濕度值；相反，該氣體流量越小，溫度越低，壓力越高，該氣體較易達到該氣體高相對濕度值。
所述的氫氣路高效增濕裝置(11)、空氣路高效增濕裝置(12)為旋轉(zhuǎn)式增濕裝置，其旋轉(zhuǎn)速度越快，進燃料電池的氫氣或空氣的溫度與相對濕度就越高。
通過對燃料電池工作溫度、輸出功率需求及對(14)、(15)、(16)、(17)、(18)值進行監(jiān)控并計算，確定對旋轉(zhuǎn)式增濕器的旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)速設定控制，并同時確定對氫氣流量、空氣流量的控制，使燃料電池堆在任何功率輸出要求的工況下實現(xiàn)a.輸出功率與工作溫度的關聯(lián)控制；b.輸出功率與氫氣流量、空氣流量的關聯(lián)控制，其中氫氣流量與空氣流量按輸出功率要求計量比分別是1.2、2.0控制氫氣循環(huán)泵電機轉(zhuǎn)速及空氣泵電機轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)；c.氫氣流量與空氣流量分別與相應的可以實現(xiàn)動態(tài)增濕調(diào)節(jié)控制的增濕裝置中的電機轉(zhuǎn)速進行關聯(lián)動態(tài)控制，使進入燃料電池堆中的任何流量下的氫氣、空氣都保持最佳相對濕度，即70％～95％中間的某一數(shù)值；d.根據(jù)外界天氣溫度與濕度的情況對增濕裝置進行關聯(lián)動態(tài)控制。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明燃料電池在任何功率輸出要求的工況下都能實現(xiàn)高效能運行與在最佳工作條件下運行，本發(fā)明燃料電池不但可以有最佳的燃料效率，而且可以提高其工作穩(wěn)定性以及大大延長其工作壽命。


圖1為現(xiàn)有燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的示意圖；圖2為本發(fā)明燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的示意圖；圖3為本發(fā)明燃料電池輸出功率與燃料電池工作溫度的關系圖；圖4為本發(fā)明燃料電池相對濕度空氣含水量與溫度、壓力的關系圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明作進一步說明。
實施例本實施例采用上海神力公司專利(發(fā)明專利號02111824.8，實用新型專利號02217654.3)“一種用于燃料電池的高效增濕裝置”，該裝置成本較低、操作方便，并且可以用于動態(tài)的增濕調(diào)節(jié)的燃料電池的高效增濕裝置。
本實施例燃料電池發(fā)電系統(tǒng)如圖2所示，其中，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)額定輸出功率是60KW，峰值輸出是72KW；燃料電池堆1額定輸出功率是72KW，峰值輸出是82KW。其中空氣輸送裝置5是一種通過可以調(diào)頻調(diào)速的無刷電機驅(qū)動的特平型空壓機，空氣流量可以通過無刷電機的調(diào)頻調(diào)速得到控制，電機額定功率大約8KW，控制轉(zhuǎn)速在0～8000轉(zhuǎn)/分鐘之間，空氣流量大約在0～7立方/分鐘之間。
氫氣循環(huán)裝置10是一種通過可以調(diào)頻調(diào)速的無刷電機驅(qū)動的循環(huán)壓縮泵，氫氣循環(huán)流量也可以通過無刷電機的調(diào)頻調(diào)速控制。其中安裝在氫氣路中的旋轉(zhuǎn)式可以動態(tài)控制增濕度的增濕器11，可以通過調(diào)速、調(diào)頻的無刷電機驅(qū)動增濕器內(nèi)膽旋轉(zhuǎn)，達到調(diào)節(jié)氫氣增濕程度的目的。
安裝在空氣路中的旋轉(zhuǎn)式可以動態(tài)控制增濕度的增濕器12，通過可以調(diào)頻調(diào)速的無刷電機驅(qū)動增濕器內(nèi)膽旋轉(zhuǎn)，達到調(diào)節(jié)空氣增濕程度的目的，上述二種增濕器內(nèi)膽旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速大約在1-70轉(zhuǎn)/分鐘之間。
采用一種中央控制器可以對整個燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中的各種工作參數(shù)，例如氫氣、空氣、冷卻流體進燃料電池堆的壓力、溫度、濕度以及出燃料電池堆的壓力、溫度、濕度進行數(shù)據(jù)采集，以及對燃料電池堆的工作電壓、電流進行數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控，并可以按燃料電池堆輸出功率與工作溫度關系曲線(圖3)；燃料電池堆輸出功率與氫氣、空氣流量關系曲線，分別按空氣流量計量比2.0、氫氣計量比1.2計算；燃料電池堆輸出功率與冷卻流體溫度及流量關系曲線；以及氫氣、空氣流量與溫度(包括外界溫度)(圖4)及旋轉(zhuǎn)型增濕器(11、12)電機轉(zhuǎn)速的關系曲線，預先進行編程，實行PID控制。
當燃料電池發(fā)電系統(tǒng)剛起動，并且控制器探測到外界溫度較低(0℃)，燃料電池堆工作溫度較低時(5℃)，控制燃料電池堆輸出功率大約為20KW，此時，控制器控制空氣泵、氫氣泵，驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速使空氣流量大約是1.0立方米/分鐘，氫氣總流量大約是200立升/分鐘，氫氣循環(huán)流量大約是40立升/分鐘?？刂破魍瑫r根據(jù)此時空氣、氫氣流量與溫度及外界溫度的參數(shù)值控制二個旋轉(zhuǎn)式增濕器(11、12)的電機帶動內(nèi)膽轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分鐘，進入燃料電池堆的空氣與氫氣相對濕度為80％，燃料電池堆工作穩(wěn)定。
當燃料電池發(fā)電系統(tǒng)進入額定工作狀態(tài)時，工作溫度為70℃，控制器探測到外界溫度較高(35℃)；燃料電池堆工作溫度為70℃時，控制器允許燃料電池堆輸出功率為68KW，此時，控制器控制空氣泵、氫泵驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速，使空氣流量大約為3.5立方米/分鐘，使氫氣總流量是700立升/分鐘，氫氣循環(huán)流量是140立升/分鐘?？刂破魍瑫r根據(jù)此時空氣、氫氣流量與溫度及外界溫度的參數(shù)值控制二個旋轉(zhuǎn)式增濕器(11、12)的電機帶動內(nèi)膽轉(zhuǎn)速為10轉(zhuǎn)/分鐘。
進入燃料電池堆空氣與氫氣相對濕度仍為80％，燃料電池堆工作穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.一種帶有動態(tài)控制裝置的燃料電池，該燃料電池包括燃料電池堆(1)，氫氣瓶(2)，減壓閥(3)，空氣過濾器(4)，空氣壓縮供應裝置(5)，水-汽分離器(6)、(6’)，水箱(7)，水泵(8)，散熱器(9)，氫循環(huán)泵(10)，氫氣路高效增濕裝置(11)，空氣路高效增濕裝置(12)，氫氣路增濕裝置可調(diào)速馬達(13)，空氣路增濕裝置可調(diào)速馬達(13’)；其特征在于，還包括氫氣路進燃料電池堆氫氣相對濕度傳感器(14)，氫氣路進燃料電池堆氫氣溫度傳感器(15)，空氣路進燃料電池堆空氣相對濕度傳感器(16)，空氣路進燃料電池堆空氣溫度傳感器(17)，冷卻流體路進燃料電池堆冷卻流體溫度傳感器(18)；所述的氫氣路高效增濕裝置(11)、空氣路高效增濕裝置(12)可動態(tài)控制空氣、氫氣的增濕度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有動態(tài)控制裝置的燃料電池，其特征在于，所述的燃料電池堆(1)輸出的功率允許大小值與該燃料電池工作溫度(18)的大小有關，一般可以找到一種功率允許輸出大小與(18)值的關系，(18)值越接近額定工作溫度，允許輸出功率越大或越接近額定輸出功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有動態(tài)控制裝置的燃料電池，其特征在于，所述的燃料電池堆(1)輸出的功率與向燃料電池供應的燃料氫氣流量以及空氣流量的匹配關系，按氫氣計量比1.2計算，空氣計量比2.0計算。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有動態(tài)控制裝置的燃料電池，其特征在于，所述的氫氣相對濕度(14)與空氣相對濕度(16)分別與氫氣、空氣流量、溫度(15)、(17)及氫氣、空氣壓力有關，一般可以找到該種氣體流量，在某種壓力、溫度條件下達到某種相對濕度的關系曲線，一般來說，該氣體流量越大，溫度越高，壓力越低，越難達到該氣體高相對濕度值；相反，該氣體流量越小，溫度越低，壓力越高，該氣體較易達到該氣體高相對濕度值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有動態(tài)控制裝置的燃料電池，其特征在于，所述的氫氣路高效增濕裝置(11)、空氣路高效增濕裝置(12)為旋轉(zhuǎn)式增濕裝置，其旋轉(zhuǎn)速度越快，進燃料電池的氫氣或空氣的溫度與相對濕度就越高。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有動態(tài)控制裝置的燃料電池，其特征在于，通過對燃料電池工作溫度、輸出功率需求及對(14)、(15)、(16)、(17)、(18)值進行監(jiān)控并計算，確定對旋轉(zhuǎn)式增濕器的旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)速設定控制，并同時確定對氫氣流量、空氣流量的控制，使燃料電池堆在任何功率輸出要求的工況下實現(xiàn)a.輸出功率與工作溫度的關聯(lián)控制；b.輸出功率與氫氣流量、空氣流量的關聯(lián)控制，其中氫氣流量與空氣流量按輸出功率要求計量比分別是1.2、2.0控制氫氣循環(huán)泵電機轉(zhuǎn)速及空氣泵電機轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)；c.氫氣流量與空氣流量分別與相應的可以實現(xiàn)動態(tài)增濕調(diào)節(jié)控制的增濕裝置中的電機轉(zhuǎn)速進行關聯(lián)動態(tài)控制，使進入燃料電池堆中的任何流量下的氫氣、空氣都保持最佳相對濕度，即70％～95％中間的某一數(shù)值；d.根據(jù)外界天氣溫度與濕度的情況對增濕裝置進行關聯(lián)動態(tài)控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有動態(tài)控制裝置的燃料電池，該燃料電池包括燃料電池堆，氫氣瓶，減壓閥，空氣過濾器，空氣壓縮供應裝置，水－汽分離器，水箱，水泵，散熱器，氫循環(huán)泵，氫氣路及空氣路高效增濕裝置，氫氣路及空氣路進燃料電池堆氫氣及空氣相對濕度、溫度傳感器、冷卻流體路進燃料電池堆冷卻流體溫度傳感器；所述的氫氣路及空氣路高效增濕裝置可動態(tài)控制氫氣及空氣的增濕度。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明燃料電池在任何功率輸出要求的工況下都能實現(xiàn)高效能運行與在最佳工作條件下運行，從而可提高其工作穩(wěn)定性以及大大延長其工作壽命。
文檔編號H01M8/00GK1661839SQ200410016609
公開日2005年8月31日 申請日期2004年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月27日
發(fā)明者胡里清, 夏建偉, 傅明竹, 周勇 申請人:上海神力科技有限公司