專利名稱：燃料電池系統(tǒng)及其冷卻控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用質(zhì)子交換薄膜燃料電池(PEMFC)的燃料電池系 統(tǒng)。尤其，本發(fā)明涉及一種燃料電池系統(tǒng)以及該燃料電池系統(tǒng)的冷卻控 制方法，該燃料電池系統(tǒng)通過有效地去除燃料電池組的電極層中的水分 或者有效地提供反應(yīng)氣體給燃料電池組能產(chǎn)生穩(wěn)定的電能。
背景技術(shù)：
PEMFC利用具有氫離子交換特性的質(zhì)子交換薄膜作為電解薄膜。該 PEMFC通過利用含有氫氣的燃料氣體以及含有氧氣的空氣之間的電化學(xué) 反應(yīng)產(chǎn)生電能和熱能。該P(yáng)EMFC具有快速啟動的能力且可設(shè)計為小尺寸。 因此，該P(yáng)EMFC已經(jīng)廣泛地用于各種領(lǐng)域中，例如便攜式電源、汽車電 源以及住宅熱發(fā)電廠。
眾所周知，通常利用該P(yáng)EMFC的燃料電池系統(tǒng)包括燃料電池組、燃 料處理單元、電壓轉(zhuǎn)換器以及熱量回收單元。燃料電池系統(tǒng)重整(reform) 發(fā)電材料以提供氬氣到燃料電池組的陽極。該燃料電池系統(tǒng)利用鼓風(fēng)機(jī) 將空氣提供到燃料電池組的陰極。然后，在燃料電池組的電極層上產(chǎn)生 電化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生電能。這里，電化學(xué)反應(yīng)的公式如下所示。
化學(xué)公式1
陰極 l/202(g) + 2/T +2e- —//20(1)
電解反應(yīng)^ (力+1 / 202 (g) — ^O(l)
燃料電池系統(tǒng)的電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在電極層(包括催化劑)、電解液以 及反應(yīng)氣體同時相遇的三相接觸表面上。電極層在反應(yīng)氣體的擴(kuò)散以及 電解液的水分供給中發(fā)揮了重要的作用。為了調(diào)節(jié)電極層中產(chǎn)生的水分， 通過添加官能聚合物調(diào)節(jié)親水特性或者通過電極的密度控制來調(diào)節(jié)中等 尺寸的孔隙以及小尺寸的孔隙來釋放水分。
然而，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)啟動或停止時，大量水分可能提供到燃料電 池組的電極層。此外，甚至當(dāng)該燃料電池系統(tǒng)被驅(qū)動在額定工作狀態(tài)下 時，水分可能過分地被供給，或者其可能將遭受水分的匱乏。因此，該 燃料電池系統(tǒng)的困難在于穩(wěn)定地保持電能產(chǎn)生的性能。
該背景部分公開的上述信息只是為了增加對本發(fā)明背景的理解，因 此其可能包含在該國家中沒有形成對于本領(lǐng)域技術(shù)人員早已熟知的現(xiàn)有 技術(shù)的信息。
公開
技術(shù)問題
本發(fā)明的實(shí)施例提供了 一種燃料電池系統(tǒng)，通過去除大量存在于燃 料電池組的電極層以及氣體擴(kuò)散層的孔隙中的水分來改進(jìn)該燃料電池系 統(tǒng)以有效地提供反應(yīng)氣體(氧氣和氫氣)。本發(fā)明的實(shí)施例還提供了 一種 燃料電池系統(tǒng)的冷卻控制方法。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施例中，燃料電池系統(tǒng)包括其中發(fā)生電 化學(xué)反應(yīng)的燃料電池組；通過重整發(fā)電材料將氫氣提供給燃料電池組的 燃料處理單元；提供氧氣到燃料電池組的氧氣供給單元；利用冷卻水從 燃料電池組吸收熱量的冷卻單元；從冷卻水回收廢熱的熱量回收單元；
電壓檢測器檢測的電壓將流向燃料電池組的冷卻水的溫度保持在預(yù)定的 范圍之內(nèi)時，響應(yīng)時間變化改變冷卻水入口和出口溫度之間差值的控制器。
在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實(shí)施例中， 一種燃料電池系統(tǒng)的燃料電池 組的冷卻方法包括根據(jù)時間變化測量燃料電池組產(chǎn)生的電壓，以及根
括，在保持內(nèi)部溫度之后控制冷卻水的溫度差。這里，當(dāng)測得的電壓大 于或等于預(yù)定值時，正常地提供冷卻水，當(dāng)測得的電壓小于預(yù)定值時， 燃料電池組的冷卻水入口和出口溫度之間的差值通過控制器進(jìn)行改變。
是否在預(yù)定的范圍i內(nèi)r:乂及根據(jù)降低率的確定結(jié)果通過調(diào)節(jié)冷卻水的 流速將燃料電池組的內(nèi)部溫度保持在預(yù)定值。
此外，控制冷卻水的差值通過交替執(zhí)行增加流速的過程以及減小流 速的過程來#1行，增加流速乂人而允許冷卻水入口和出口溫度之間的差值 達(dá)到第 一 范圍，減小流速從而允許在經(jīng)過一預(yù)定時間之后冷卻水入口和 出口溫度之間的差值達(dá)到第二范圍。
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是否在預(yù)定的范圍之內(nèi)，以及根據(jù)降低率的確定結(jié)果通過允許燃料電池 組的出口冷卻水進(jìn)行熱交換，或者不允許燃料電池組的出口冷卻水進(jìn)行 熱交換，而是通過改變熱回收路徑直接將冷卻水引導(dǎo)到燃料電池組中使 得燃料電池組的內(nèi)部溫度保持在預(yù)定值。 有益效果
在根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)以及該燃料電池系統(tǒng)的冷 卻控制方法中，因?yàn)榇嬖谟陔姌O層以及氣體擴(kuò)散層上的水分得到有效地 釋放，因此能防止由于燃料電池組中過多的水分導(dǎo)致的對發(fā)電性能的損 壞，且由此通過電化學(xué)反應(yīng)能有效地實(shí)現(xiàn)發(fā)電過程。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的示意圖。
圖2是圖解圖1的燃料電池系統(tǒng)的冷卻控制方法的流程圖。 圖3是根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的示意圖。 圖4是圖解圖3的燃料電池系統(tǒng)的冷卻控制方法的流程圖。 圖5示出了當(dāng)圖1和圖3的燃料電池系統(tǒng)長時間運(yùn)行時根據(jù)冷卻水 的溫度差圖解闡述燃料電池組的性能變化的圖形。 *表示附圖中的基本元件的附圖標(biāo)記的說明* 100， 200:燃料電池系統(tǒng)110, 210:燃料電池組 120, 22G:燃料處理單元130, 230:氧氣供給單元 140, 240:電壓轉(zhuǎn)換器 150， 250:冷卻單元
160, 161, 260， 261:控制器
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖更加全面地描述本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明優(yōu)選 的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識到，所描述的實(shí)施例可進(jìn)行不同方 式的修改，所有的修改都不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的示意圖。
如圖1所示，本優(yōu)選實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)100包括其中發(fā)生電化 學(xué)反應(yīng)的燃料電池組110,重整發(fā)電材料并將氫提供給燃料電池組110 的燃料處理單元120,通過與壓縮機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)合作將氧氣提供給燃料電池 組110的氧氣供給單元130，以及將燃料電池組IIQ產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為 交流電的電壓轉(zhuǎn)換器140。
特別地，為了去除燃料電池組110的電極層和材料供給通道中的水
分，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)100祐_設(shè)計為下述結(jié)構(gòu)。
該燃料電池系統(tǒng)100還包括利用冷卻水吸收燃料電池組100中產(chǎn)生 的熱量的冷卻單元15 0,以及回收來自冷卻單元15 0的冷卻水中的廢熱的 熱量回收單元151。
冷卻單元150包括水箱152、第一泵153、和第二泵154,它們都安 裝在連接燃料電池組110的入口到熱量回收單元151的入口管上。更詳 細(xì)地，水箱152和第一泵153安裝在燃料電池組110的入口和熱交換器 155之間，該熱交換器將在后面描述，且第二泵154安裝在熱交換器155 和熱量回收單元151之間。這里，冷卻單元150安裝成使得其入口管和 出口管通過熱交換器155,從而在冷卻水之間實(shí)現(xiàn)熱交換。如果熱量由熱 量回收單元151得以充分地回收，則冷卻單元150還包括連接在冷卻水 入口管和出口管之間的氣冷式熱交換器156。
第一和第二控制器160和161控制冷卻水入口和出口之間的溫度差 △ T,從而該溫度差A(yù)T隨著時間變化變?yōu)槊}沖波形。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)， 第一控制器160控制第一泵153的運(yùn)行，第二控制器161控制第二泵154 的運(yùn)行。隨后，第一和第二控制器160和161控制流入燃料電池組的冷 卻水的流速。盡管在該實(shí)施例中第一和第二控制器160和161被分開安 裝，但是本發(fā)明不限于這種情形。例如，可以僅提供一個控制器來控制 所有的組成元件。此外，第一和第二控制器160和161可設(shè)計為共享或 交換從多個傳感器或多個組成元件傳送的數(shù)據(jù)。
溫度傳感器170和171分別安裝在連接于燃料電池組110的冷卻水 入口管和出口管上以測量冷卻水入口管和出口管的溫度。冷卻水入口和 出口溫度的數(shù)據(jù)傳送給第一控制器160。如果必要，在該優(yōu)選的實(shí)施例中， 溫度傳感器172還可安裝在冷卻水的入口管上以測量熱交換器155釋放 的冷卻水的溫度。溫度傳感器172測得的溫度數(shù)據(jù)傳送給第二控制器 161。提供壓力傳感器173以測量冷卻水出口管中的壓力且將該測得的壓 力數(shù)據(jù)傳送到第一控制器160。
電壓檢測器180根據(jù)時間變換測量燃料電池組110中產(chǎn)生的電源電 壓并將該測得的數(shù)據(jù)傳送到第一控制器160。
下面將參考圖2描述燃料電池系統(tǒng)100的冷卻控制方法。
圖2是圖解圖1的燃料電池系統(tǒng)的冷卻控制方法的流程圖。
參考圖1和圖2描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的冷
卻控制方法。
在第一優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)開始產(chǎn)生電功率時，電壓檢測器180連續(xù) 地測量電源電壓，且第一控制器160確定測得的電壓根據(jù)時間變化的降 低率AV根據(jù)輸入數(shù)據(jù)是否在一預(yù)定的范圍之內(nèi)。根據(jù)第一控制器160 確定的結(jié)果，第二控制器161運(yùn)行冷卻單元150的第二泵154以調(diào)節(jié)冷 卻水的流速，從而均勻地保持燃料電池組110的內(nèi)部溫度。
接下來，在燃料電池組110的內(nèi)部溫度均勻保持的狀態(tài)下，確定該 燃料電池組110的電源電壓是否大于或等于預(yù)定值。
當(dāng)電源電壓大于或等于該預(yù)定值時，冷卻水的當(dāng)前流速得以正常地 保持。當(dāng)電源電壓小于該預(yù)定值時，第一控制器160運(yùn)行第一泵153以 調(diào)整冷卻水的流速，從而改變了燃料電池組110的冷卻度。即，執(zhí)行了 冷卻水的溫度差的控制過程。例如，在溫度差的控制過程中，執(zhí)行增加 冷卻水的流速的過程使得冷卻水的入口溫度和出口溫度之間的差值△T 保持在3-4'C這個相對窄的范圍之內(nèi)。此外，在溫度差的控制過程中，還 執(zhí)行降低冷卻水的流速的過程使得冷卻水的入口溫度和出口溫度之間的 溫度差A(yù)T保持在8-l(TC這個相對較寬的范圍之內(nèi)。增加和降低冷卻水 的流速的過程按預(yù)定的周期(2-5次)交替地執(zhí)行。然后，冷卻水的入口 溫度和出口溫度之間的差值△T的圖形變?yōu)槊}沖波形。
然而，當(dāng)隨著時間變化連續(xù)測得的電源電壓的降低率△V在預(yù)定的范 圍之內(nèi)時，或者當(dāng)執(zhí)行前面的冷卻控制之后已經(jīng)過了幾個小時(例如8 小時)時，可以執(zhí)行燃料電池系統(tǒng)100的上述冷卻控制方法。
下面將描述根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)。
圖3是根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的示意圖。
本優(yōu)選實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)200基本上類似于圖1的燃料電池系 統(tǒng)100。因此，這里省略相同組成元件的描述且僅描述不同的組成元件。
在第二優(yōu)選實(shí)施例中，省略了圖1中描述的氣冷式熱交換器156。相 反，在燃料電池系統(tǒng)200中，熱量回收管257連接于冷卻水入口管和出 口管之間，使得沿著冷卻水出口管流動的冷卻水在不通過熱回收單元251 的情況下直接進(jìn)入冷卻水入口管。此外，第一開關(guān)閥258安裝在冷卻水 入口管上以選擇性地允許冷卻水從熱量回收單元251流動。第二開關(guān)閥 259安裝在熱量回收管257上以選擇性地允許冷卻水的流動。然后，當(dāng)控 制冷卻水不通過熱回收單元251時，第一開關(guān)閥258關(guān)閉且第二開關(guān)閥
259打開。另一方面，當(dāng)控制冷卻水以使得冷卻水的廢熱被回收時，第一 開關(guān)閥258打開同時第二開關(guān)閥259關(guān)閉。即該優(yōu)選實(shí)施例的燃料電池 系統(tǒng)2 00被構(gòu)建成使得按照需要通過選擇性地打開/關(guān)閉第 一和第二開關(guān) 閥258和259來回收冷卻水的廢熱。
下面將參考圖3和圖4描述燃料電池系統(tǒng)200的冷卻控制方法。
圖4是圖解圖3的燃料電池系統(tǒng)的冷卻控制方法的流程圖。
優(yōu)選當(dāng)運(yùn)行時燃料電池組210將其內(nèi)部溫度保持在一預(yù)定的范圍之 內(nèi)。然而，當(dāng)燃料電池組210運(yùn)行一長段時間時，由于濕度的變化或其 它外部環(huán)境的變化很難保持其內(nèi)部的水平衡。因此，在燃料電池組210 的催化層和氣體擴(kuò)散層中產(chǎn)生冷凝水，這將導(dǎo)致水阻塞現(xiàn)象，從而降低 燃料電池系統(tǒng)的電源電壓。
為了解決這一 問題，第二優(yōu)選實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的冷卻控制方 法將依據(jù)下述步驟得以執(zhí)行。
在第二優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)開始產(chǎn)生電功率時，電壓檢測器280連續(xù) 地測量電源電壓，且第一控制器260確定隨著時間變化所測得的電壓的 降低率△V是否在一預(yù)定范圍之內(nèi)。
接下來，確定燃^F電池組210的冷卻水入口溫度和出口溫度之間的 差值A(chǔ)T是否在3-4。C的預(yù)定溫度范圍之內(nèi)。當(dāng)該差值A(chǔ)T不在預(yù)定的溫 度范圍之內(nèi)時，則測量冷卻水入口的溫度以及從熱回收單元251引入的 冷卻水的溫度。當(dāng)冷卻水出口的溫度大于或等于預(yù)定值時，第二控制器 261控制第一和第二開關(guān)閥258和259，使得冷卻水能通過熱量回收單元 251，從而降低了燃料電池組210的溫度。在上述之后，當(dāng)溫度差值A(chǔ)T 達(dá)到該預(yù)定值時，第二控制器261控制第一和第二開關(guān)閥258和259,使 得冷卻水進(jìn)入到熱量回收管257。通過上述過程，燃料電池組210的內(nèi)部 溫度能保持在一預(yù)定值。
如上所述，在該燃料電池系統(tǒng)200中，可以檢測到由于水阻塞現(xiàn)象 引起電源電壓的降低率AV隨著時間的變化在預(yù)定的范圍之內(nèi)。然后，在 第二優(yōu)選的實(shí)施例中，第二控制器261停止運(yùn)行第二泵254以增加燃料 電池組210的內(nèi)部溫度，從而除去催化層和氣體擴(kuò)散層中冷凝的水分。 接下來，當(dāng)冷卻水的出口溫度保持在該預(yù)定值時，第二控制器261再次 運(yùn)行第二泵254,使得溫差A(yù)T可以保持在8-10。C的范圍之內(nèi)。
此外，確定電壓4全測器280 ;險測的燃料電池組210的電源電壓是否
大于或等于預(yù)定值。
當(dāng)電源電壓大于或等于該預(yù)定值時，冷卻水的當(dāng)前流速得以正常地
維持。當(dāng)電源電壓小于該預(yù)定值時，第一控制器260運(yùn)行第一泵153以 調(diào)節(jié)冷卻水的流速，從而改變?nèi)剂想姵亟M210的冷卻度。即，執(zhí)行冷卻 水的溫差控制過程。例如，在該溫差控制過程中，執(zhí)行提高冷卻水的流 速的過程以使得冷卻水的入口溫度和出口溫度之間的差值A(chǔ)T保持在3-4 。C這一相對較窄的范圍之內(nèi)。此外，在該溫差的控制過程中，還執(zhí)行降 低冷卻水的流速，以使得冷卻水的入口溫度和出口溫度之間的差值A(chǔ)T保 持在8-l(TC這一相對較寬的范圍之內(nèi)。在一個預(yù)定周期交替執(zhí)行增加和 降低冷卻水的流速的過程(2-5次)。然后，冷卻水的入口溫度和出口溫 度之間的差值A(chǔ)T的圖形變?yōu)槊}沖波形。
當(dāng)圖1和圖3的燃料電池系統(tǒng)長時間運(yùn)行時，圖5示出了圖解隨著 冷卻水的溫度變化燃料電池組的性能變化的圖形。
圖5的圖形示出了當(dāng)燃料電池系統(tǒng)長時間運(yùn)行時，燃料電池組的電 壓k、冷卻水的入口溫度1和冷卻水的出口溫度j之間的關(guān)系。如圖中所 示，當(dāng)冷卻水的入口和出口溫度增加時，燃料電池組的電壓趨于增加。 這一點(diǎn)根據(jù)下述等式1可以理解。
<formula>formula see original document page 10</formula>
其中，G是Gibb的自由能，R是摩爾氣體常數(shù)，P是局部壓力，n是 每個分子的電子數(shù)目，F(xiàn)是阿伏加德羅常數(shù)，T是溫度，E是伏特表測得 的電勢。
根據(jù)圖5的圖形所示，可以注意到燃料電池組的電壓保持增加直到 冷卻水的入口溫度和出口溫度增加到點(diǎn)c。這一點(diǎn)從等式l中可以理解， 其中電壓與溫度成正比。此外，反應(yīng)材料的反應(yīng)速度取決于溫度，且由 此反應(yīng)材料有效地起作用于電極的表面，從而增加了燃料電池組的電壓。 此外，當(dāng)冷卻水的溫度增加到點(diǎn)c之后如果還正常地扭j行熱交換，則冷 卻水的溫度急劇地降低。然后，當(dāng)冷卻水的入口溫度和出口溫度之間的
差值處于8-10。C的溫度范圍之內(nèi)時燃料電池組的電壓達(dá)到最大值。因?yàn)?催化層的小孔隙和供給通道中的水分由于飽和汽壓的增加而被除去，因 此可以實(shí)現(xiàn)燃料電池組的電壓增加直到溫差在該溫度范圍之內(nèi)變化，從 而可以獲得陰極和陽極的金屬催化劑的反應(yīng)點(diǎn)。因此，由于在溫度降低 的部分中蒸汽壓再次降低，因而有效地實(shí)現(xiàn)了氣體供給，因此燃料電池 組的電壓能夠增加。
盡管已經(jīng)連同目前被認(rèn)為實(shí)際上的優(yōu)選實(shí)施例 一 起描述了本發(fā)明， 但是可以理解本發(fā)明不限于已經(jīng)公開的實(shí)施例，但是，相反，本發(fā)明旨 在覆蓋包括在所附的權(quán)利要求的精神和范圍之內(nèi)的不同的修改以及等價 的設(shè)置。
權(quán)利要求
1、一種燃料電池系統(tǒng)，包括發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的燃料電池組；通過重整發(fā)電材料將氫氣提供給燃料電池組的燃料處理單元；將氧氣提供給燃料電池組的氧氣提供單元；利用冷卻水從燃料電池組吸收熱量的冷卻單元；從冷卻水中回收廢熱的熱量回收單元；隨著時間變化檢測燃料電池組的電源電壓的電壓檢測器；以及控制器，其用于響應(yīng)時間變化改變冷卻水的入口溫度和出口溫度之間的差值的同時，根據(jù)電壓檢測器檢測的電壓將流入燃料電池組的冷卻水的溫度保持在預(yù)定范圍之內(nèi)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的燃料電池系統(tǒng)，其中將冷卻水從熱量回收單元 引導(dǎo)到燃料電池組的冷卻水的入口管位于燃料電池組和熱量回收單元之 間；將冷卻水從燃料電池組引導(dǎo)到熱量回收單元中的冷卻水的出口管位 于燃料電池組和熱量回收單元之間；以及測量相應(yīng)的冷卻水的入口溫度和出口溫度的溫度傳感器分別安裝在 冷卻水的入口管和出口管上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2的燃料電池系統(tǒng)，其中將冷卻水的廢熱擴(kuò)散到外 部的氣冷式熱交換器位于冷卻水的入口管和出口管之間。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2的燃料電池系統(tǒng)，其中熱量回收管連接在冷卻水 的入口管和出口管之間，使得冷卻水在不通過熱量回收單元的情況下從 冷卻水的出口管引導(dǎo)到冷卻水的入口管中。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4的燃料電池系統(tǒng)，其中第一開關(guān)閥安裝在冷卻水 的入口管上以選擇性地允許冷卻水從熱量回收單元中釋放，第二開關(guān)閥 安裝在熱量回收管上以選擇性地允許冷卻水流動。
6、 一種用于冷卻燃料電池系統(tǒng)的燃料電池組的方法，其包括 根據(jù)時間變化測量從燃料電池組產(chǎn)生的電壓；根據(jù)該測得的電壓將燃料電池組的內(nèi)部溫度保持在預(yù)定值；以及 控制冷卻水的溫差，其中當(dāng)測得的電壓大于或等于預(yù)定值時正常地提供冷卻水，且當(dāng)測得的電壓小于該預(yù)定值時，由控制器改變?nèi)剂想姵亟M的冷卻水的入口溫度和出口溫度之間的差值。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中保持內(nèi)部溫度包括確定測得的電壓隨著時間變化的降低率是否在預(yù)定的范圍之內(nèi)；以及根據(jù)該降低率的確定結(jié)果通過調(diào)節(jié)冷卻水的流速將燃料電池組的內(nèi) 部溫度保持在預(yù)定值。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中通過交替執(zhí)行提高流速的過程以及 減小流速的過程來執(zhí)行冷卻水的溫差控制，提高流速從而允許冷卻水的 入口和出口溫度之間的差值達(dá)到第一范圍，減小流速從而允許在經(jīng)過一 預(yù)定時間之后冷卻水的入口和出口溫度之間的差值達(dá)到第二范圍。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中第一范圍為3-4'C,和第二范圍為 8-10°C。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中冷卻水的入口溫度和出口溫度之 間的差值被控制為隨著時間變化呈脈沖波形。
11、 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中保持內(nèi)部溫度包括確定測得的電壓的降低率隨著時間變化是否在預(yù)定的范圍之內(nèi)；以及通過允許燃料電池組的出口冷卻水進(jìn)入到熱交換器，或者不允許燃 料電池組的出口冷卻水進(jìn)入到熱交換器而是根據(jù)降低率確定的結(jié)果通過 改變熱回收路徑直接將冷卻水引導(dǎo)到燃料電池組，將燃料電池組的內(nèi)部 溫度保持在預(yù)定值。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll的方法，其中通過交替執(zhí)行提高流速的過程以 及減小流速的過程來^丸行冷卻水的溫差控制，提高流速從而允許冷卻水 的入口和出口溫度之間的差值達(dá)到第一范圍，減小流速從而允許在經(jīng)過 一預(yù)定時間之后冷卻水的入口和出口溫度之間的差值達(dá)到第二范圍。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中第一范圍為3-4。C,和第二范圍 為8-l(TC。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中冷卻水的入口溫度和出口溫度之間的差值^:控制為隨著時間變化呈脈沖波形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃料電池系統(tǒng)以及該燃料電池系統(tǒng)的冷卻控制方法。該燃料電池系統(tǒng)的冷卻控制方法包括根據(jù)時間變化測量燃料電池組產(chǎn)生的電壓，根據(jù)該測得的電壓將燃料電池組的內(nèi)部溫度保持在預(yù)定值。該方法還包括控制冷卻水的溫差。這里當(dāng)測得的電壓大于或等于預(yù)定值時正常地提供冷卻水，當(dāng)測得的電壓小于該預(yù)定值時由控制器改變?nèi)剂想姵亟M的冷卻水的入口溫度和出口溫度之間的差值。因此能防止由于燃料電池組中過多的水分導(dǎo)致的對發(fā)電性能的損壞，從而通過電化學(xué)反應(yīng)能有效地實(shí)現(xiàn)發(fā)電過程。
文檔編號H01M8/02GK101356674SQ200780001137
公開日2009年1月28日 申請日期2007年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月2日
發(fā)明者李尚容, 洪炳善, 趙瑩穆, 辛美男, 金淏碩 申請人:燃料電池能量公司