一种电池堆活化方法、装置和存储介质与流程

本发明涉及燃料电池领域，特别涉及一种电池堆活化方法、装置和存储介质。

背景技术：

膜电极是燃料电池堆的核心部件，其中包括阴极催化层、阳极催化层和夹在两者中间的质子交换膜，膜电极状态的好坏直接影响电池堆的输出功率的稳定性和单体电压的一致性。但是在膜电极的制备过程中，催化层中孔隙可能被堵塞，造成反应气体无法到达催化剂表面；并且此时膜电极中的质子交换膜也是干燥的。为了充分发挥膜电极中的催化剂的活性和利用率，使燃料电池堆能达到较好的工作性能，需要对组装的燃料电池堆的膜电极进行活化，使阴阳极两侧建立良好的气水传输通道，膜电极充分湿润，膜电极中的催化剂能释放出最优的催化性能。

现有燃料电池堆基本采用持续拉载至最大电流方式进行活化，活化时间较长，而且普遍活化效果不佳，膜电极催化剂性能得不到充分发挥。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种电池堆活化方法、装置和存储介质。

方法实施例1，一种电池堆活化方法，包括：

将进入所述电池堆的物质的状态控制为干状态，其中，所述物质包括：燃料、空气和水；

向所述电池堆输入在所述干状态下的所述物质，并执行n次加减电密循环，其中，所述加减电密循环包括：控制所述电池堆先进入第一子过程，再进入第二子过程，最后再进入第三子过程，所述n为大于0的整数；

在执行完所述n次加减电密循环之后，将进入所述电池堆的物质的状态控制为湿状态；

向所述电池堆输入在所述湿状态下的所述物质，执行m次所述加减电密循环，其中，所述m为大于0的整数；

其中，所述第一子过程包括：控制所述电池堆的电密从第一电密值变为第二电密值并控制新进入所述电池堆的所述空气的量为第一质量；

所述第二子过程包括：控制新进入所述电池堆的所述燃料为所述第一质量；

所述第三子过程包括：控制新进入所述电池堆的所述燃料和所述空气的量均为第二质量，然后控制所述电池堆的电密从所述第二电密值变为所述第一电密值。

方法实施例2，结合方法实施例1，所述方法，还包括：

在将进入所述电池堆的物质的状态控制为干状态之前，将进入所述电池堆的物质的状态控制为预状态；

在所述预状态下，将所述电池堆的电密加载至所述第一电密值，并保持第一时间长度。

方法实施例3，结合方法实施例2，所述在所述预状态下，将所述电池堆的电密加载至所述第一电密值，并保持第一时间长度，包括：

在所述预状态下，将所述电池堆的电密加载至所述第一电密值，并保持所述第一时间长度，使得所述电池堆的单体平均电压稳定在第一电压值。

方法实施例4，在某些可选的实施方式中，结合方法实施例2，所述预状态包括：计量比状态、压力状态、温度状态和干湿状态；

所述计量比状态为：进入所述电池堆的所述燃料与所述空气的计量比为第一比例；

所述压力状态为：进入所述电池堆的所述燃料的压力为第一燃料压力、进入所述电池堆的所述空气的压力为第一空气压力、进入所述电池堆的所述水的压力为第一水压力；

所述温度状态为：进入所述电池堆的所述燃料的温度、所述空气的温度和所述水的温度均为第一温度；

所述干湿状态为：所述燃料和所述空气均经过加湿后进入所述电池堆，且加湿温度为所述第一温度。

方法实施例5，结合方法实施例4，所述干状态为：在所述预状态的基础上、所述干湿状态为第一干湿子状态；

所述第一干湿子状态为：所述燃料经过加湿后进入所述电池堆，且加湿温度为所述第一温度，所述空气不经过加湿直接进入所述电池堆；

所述湿状态为：在所述预状态的基础上、所述干湿状态为第二干湿子状态、所述温度状态为温度子状态；

所述第二干湿子状态为：所述燃料和所述空气均经过加湿后进入所述电池堆，且加湿温度为第二温度；

所述温度子状态为：进入所述电池堆的所述燃料的温度、所述空气的温度和所述水的温度均为所述第二温度。

方法实施例6，结合方法实施例1，每次所述电密加减循环，均包括：

控制所述电池堆先进入所述第一子过程并经过第二时间长度后，再进入所述第二子过程，最后再进入所述第三子过程。

方法实施例7，结合方法实施例6，每次所述电密加减循环，均包括：

控制所述电池堆先进入所述第一子过程并经过所述第二时间长度后，再进入所述第二子过程并经过第三时间长度后，最后再进入所述第三子过程。

方法实施例8，结合方法实施例1，所述第三子过程包括：

控制新进入所述电池堆的所述燃料和所述空气的量均为所述第二质量，然后控制所述电池堆的电密从所述第二电密值变为所述第一电密值并保持第四时间长度。

装置实施例1，一种电池堆活化装置，包括：干状态单元、第一反复单元、湿状态单元和第二反复单元；

所述干状态单元，被配置为执行将进入所述电池堆的物质的状态控制为干状态，其中，所述物质包括：燃料、空气和水；

所述第一反复单元，被配置为执行向所述电池堆输入在所述干状态下的所述物质，并执行n次加减电密循环，其中，所述加减电密循环包括：控制所述电池堆先进入第一子过程，再进入第二子过程，最后再进入第三子过程，所述n为大于0的整数；

所述湿状态单元，被配置为执行在执行完所述n次加减电密循环之后，将进入所述电池堆的物质的状态控制为湿状态；

所述第二反复单元，被配置为执行向所述电池堆输入在所述湿状态下的所述物质，执行m次所述加减电密循环，其中，所述m为大于0的整数；

其中，所述第一子过程包括：控制所述电池堆的电密从第一电密值变为第二电密值并控制新进入所述电池堆的所述空气的量为第一质量；

所述第二子过程包括：控制新进入所述电池堆的所述燃料为所述第一质量；

所述第三子过程包括：控制新进入所述电池堆的所述燃料和所述空气的量均为第二质量，然后控制所述电池堆的电密从所述第二电密值变为所述第一电密值。

可选的，一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被处理器执行时实现上述任一项所述的电池堆活化方法。

借由上述技术方案，本发明提供的一种电池堆活化方法、装置和存储介质，通过将进入所述电池堆的物质的状态控制为干状态，其中，所述物质包括：燃料、空气和水；向所述电池堆输入在所述干状态下的所述物质，并执行n次加减电密循环，其中，所述加减电密循环包括：控制所述电池堆先进入第一子过程，再进入第二子过程，最后再进入第三子过程，所述n为大于0的整数；在执行完所述n次加减电密循环之后，将进入所述电池堆的物质的状态控制为湿状态；向所述电池堆输入在所述湿状态下的所述物质，执行m次所述加减电密循环，其中，所述m为大于0的整数；其中，所述第一子过程包括：控制所述电池堆的电密从第一电密值变为第二电密值并控制新进入所述电池堆的所述空气的量为第一质量；所述第二子过程包括：控制新进入所述电池堆的所述燃料为所述第一质量；所述第三子过程包括：控制新进入所述电池堆的所述燃料和所述空气的量均为第二质量，然后控制所述电池堆的电密从所述第二电密值变为所述第一电密值。由此可以看出，本发明可以充分发挥膜电极催化剂性能，活化时间较短，且活化效果较佳。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本发明提供的一种电池堆活化方法的流程示意图；

图2示出了本发明提供的一种电池堆活化装置的结构示意图；

图3示出了本发明提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

方法实施例1，如图1所示，本发明提供了一种电池堆活化方法，包括：s100、s200、s300和s400；

s100、将进入所述电池堆的物质的状态控制为干状态，其中，所述物质包括：燃料、空气和水；

可选的，本文所说的进入所述电池堆的物质可以包括：燃料、空气和水，本发明对此不做限制。

可选的，本文所说的燃料可以是氢气或者其它气体燃料或者液体燃料，任何可以用于将燃料电池的电池堆进行活化的燃料均属于本发明的保护范围，本发明对此不做限制。

可选的，本文所说的水可以是液态水也可以是气态水，本发明对此不做限制。

s200、向所述电池堆输入在所述干状态下的所述物质，并执行n次加减电密循环，其中，所述加减电密循环包括：控制所述电池堆先进入第一子过程，再进入第二子过程，最后再进入第三子过程，所述n为大于0的整数；

其中，所述第一子过程包括：控制所述电池堆的电密从第一电密值变为第二电密值并控制新进入所述电池堆的所述空气的量为第一质量；

所述第二子过程包括：控制新进入所述电池堆的所述燃料为所述第一质量；

所述第三子过程包括：控制新进入所述电池堆的所述燃料和所述空气的量均为第二质量，然后控制所述电池堆的电密从所述第二电密值变为所述第一电密值。

可选的，本发明对于第一电密值和第二电密值不做具体限定，任何可行的方式均属于本发明的保护范围。

可选的，第一电密值可以大于第二电密值，也可以不大于第二电密值，本发明对此不做限制。

可选的，在向所述电池堆输入一定量的、在所述干状态下的所述物质之后，可以执行n次加减电密循环。当然，也可以在开始向所述电池堆输入在所述干状态下的所述物质时，执行n次加减电密循环，本发明对此不做限制。

可选的，每次所述加减电密循环的过程中可以有多次保持时间。例如，本发明提供的方法实施例6，结合方法实施例1，每次所述电密加减循环，均包括：

控制所述电池堆先进入所述第一子过程并经过第二时间长度后，再进入所述第二子过程，最后再进入所述第三子过程。

可选的，第二时间长度可以是从所述电池堆的电密变为第二电密值的时刻开始计算，也可以是从新进入所述电池堆的所述空气的量变为第一质量的时刻开始计算，本发明对此不做限制。

可选的，本发明对于第二时间长度不做具体限定，任何可行的方式均属于本发明的保护范围。

又例如，本发明提供的方法实施例7，结合方法实施例6，每次所述电密加减循环，均包括：

控制所述电池堆先进入所述第一子过程并经过所述第二时间长度后，再进入所述第二子过程并经过第三时间长度后，最后再进入所述第三子过程。

可选的，第三时间长度可以是从新进入所述电池堆的所述燃料的量变为第一质量的时刻开始计算，本发明对此不做限制。

可选的，本发明对于第三时间长度不做具体限定，任何可行的方式均属于本发明的保护范围。

可选的，还可以在执行完第三子过程之后，先保持一段时间，再返回执行下一次的加减电密循环的第一子过程，本发明对此不做限制。

可选的，本发明对于第一子过程不做具体限定。例如，在第一子过程中：可以控制所述电池堆的电密从第一电密值变为第二电密值后，再控制新进入所述电池堆的所述空气的量为第一质量；也可以先控制新进入所述电池堆的所述空气的量为第一质量后，再控制所述电池堆的电密从第一电密值变为第二电密值；还可以控制所述电池堆的电密从第一电密值变为第二电密值的同时、控制新进入所述电池堆的所述空气的量为第一质量，本发明对此不做限制。

可选的，控制所述电池堆的电密从第一电密值变为第二电密值后，可以保持一段时间后，再控制新进入所述电池堆的所述空气的量为第一质量。

可选的，也可以控制新进入所述电池堆的所述空气的量为第一质量后，保持一段时间后，再控制所述电池堆的电密从第一电密值变为第二电密值。

可选的，本发明对于第三子过程不做具体限定。例如，在第三子过程中：可以先控制新进入所述电池堆的所述燃料和所述空气的量均为第二质量后，再控制所述电池堆的电密从所述第二电密值变为所述第一电密值；也可以先控制所述电池堆的电密从所述第二电密值变为所述第一电密值后，再控制新进入所述电池堆的所述燃料和所述空气的量均为第二质量；还可以控制新进入所述电池堆的所述燃料和所述空气的量均为第二质量的同时、控制所述电池堆的电密从所述第二电密值变为所述第一电密值，本发明对此不做限制。

可选的，控制新进入所述电池堆的所述燃料和所述空气的量均为第二质量后，可以保持一段时间，再控制所述电池堆的电密从所述第二电密值变为所述第一电密值。

可选的，也可以控制所述电池堆的电密从所述第二电密值变为所述第一电密值后，保持一段时间，再控制新进入所述电池堆的所述燃料和所述空气的量均为第二质量。

可选的，本发明提供的方法实施例8，结合方法实施例1，所述第三子过程包括：

控制新进入所述电池堆的所述燃料和所述空气的量均为所述第二质量，然后控制所述电池堆的电密从所述第二电密值变为所述第一电密值并保持第四时间长度。

可选的，第四时间长度可以是从所述电池堆的电密变为第一电密值的时刻开始计算，也可以是从新进入所述电池堆的所述燃料和所述空气的量均为所述第二质量的时刻开始计算，本发明对此不做限制。

可选的，本发明对于第四时间长度不做具体限定，任何可行的方式均属于本发明的保护范围。

可选的，第一质量可以为0或者接近0，即控制新进入所述电池堆的所述燃料的量为0可以理解为：切断新进入所述电池堆的所述燃料，使得没有新的燃料进入电池堆；同理，控制新进入所述电池堆的所述空气的量为0可以理解为：切断新进入所述电池堆的所述空气，使得没有新的空气进入电池堆，本发明对此不做限制。

s300、在执行完所述n次加减电密循环之后，将进入所述电池堆的物质的状态控制为湿状态；

可选的，湿状态与干状态有相同的地方，也有不同的地方。例如，本发明提供的方法实施例2，结合方法实施例1，所述方法还包括：

在将进入所述电池堆的物质的状态控制为干状态之前，将进入所述电池堆的物质的状态控制为预状态；

在所述预状态下，将所述电池堆的电密加载至所述第一电密值，并保持第一时间长度。

可选的，预状态可以作为本发明的起始状态，即可以先向电池堆输入一定量的、在预状态下的所述物质，本发明对此不做限制。

可选的，可选的，本发明可以在合理的时间内快速将所述电池堆的电密加载至第一电密值，本发明对此不做限制。

可选的，当所述电池堆的电密加载至第一电密值后，可以持续保持电池堆的电密为第一电密值一段时间。例如，保持池堆的电密在第一时间长度内均为第一电密值，本发明对此不做限制。

可选的，第一时间长度可以是从所述电池堆的电密加载为第一电密值的时刻开始计算，本发明对此不做限制。

可选的，本发明对于第一时间长度不做具体限定，任何可行的方式均属于本发明的保护范围。

可选的，本发明提供的方法实施例3，结合方法实施例2，所述在所述预状态下，将所述电池堆的电密加载至所述第一电密值，并保持第一时间长度，包括：

在所述预状态下，将所述电池堆的电密加载至所述第一电密值，并保持所述第一时间长度，使得所述电池堆的单体平均电压稳定在第一电压值。

可选的，本发明提供的方法实施例4，在某些可选的实施方式中，结合方法实施例2，所述预状态包括：计量比状态、压力状态、温度状态和干湿状态；

所述计量比状态为：进入所述电池堆的所述燃料与所述空气的计量比为第一比例；

所述压力状态为：进入所述电池堆的燃料的压力为第一燃料压力、进入所述电池堆的空气的压力为第一空气压力、进入所述电池堆的水的压力为第一水压力；

所述温度状态为：进入所述电池堆的所述燃料的温度、所述空气的温度和所述水的温度均为第一温度；

所述干湿状态为：所述燃料和所述空气均经过加湿后进入所述电池堆，且加湿温度为所述第一温度。

可选的，本文所说的燃料与空气的计量比，可以理解为进入电池堆的燃料与空气的物质的量的比。本发明对于第一比例不做具体限定，可以根据实际情况进行设定，进入电池堆的燃料与空气的物质的量均不为0即可。

可选的，本文所说的进入所述电池堆的燃料的压力、空气的压力和水的压力可以依次理解为：燃料在电池堆的入口处的进气压力、空气在电池堆的入口处的进气压力和水在电池堆的入口处的进水压力，本发明对此不做限制。

可选的，本文所说的进入所述电池堆的燃料的温度、空气的温度和水的温度可以依次理解为：燃料在电池堆的入口处的进气温度、空气在电池堆的入口处的进气温度和水在电池堆的入口处的进水温度，本发明对此不做限制。

可选的，在预状态下，燃料和空气在进入电池堆之前，可以先经过加湿器进行加湿，加湿后的燃料和空气具有一定的相对湿度。

可选的，本发明对于第一温度不做具体限制，任何可行的温度均属于本发明的保护范围。

可选的，本发明方法实施例5，结合方法实施例4，所述干状态为：在所述预状态的基础上、所述干湿状态为第一干湿子状态；

所述第一干湿子状态为：所述燃料经过加湿后进入所述电池堆，且加湿温度为所述第一温度，所述空气不经过加湿直接进入所述电池堆；

即，所述干状态包括：所述计量比状态、所述温度状态、所述压力状态和所述第一干湿子状态，而不包括所述干湿状态，本发明对此不做限制。

所述湿状态为：在所述预状态的基础上、所述干湿状态为第二干湿子状态、所述温度状态为温度子状态；

所述第二干湿子状态为：所述燃料和所述空气均经过加湿后进入所述电池堆，且加湿温度为第二温度；

所述温度子状态为：进入所述电池堆的所述燃料的温度、所述空气的温度和所述水的温度均为所述第二温度。

即，所述湿状态包括：所述计量比状态、所述压力状态、所述温度子状态和所述第二干湿子状态，而不包括所述干湿状态和所述温度状态，本发明对此不做限制。

可选的，在某些可选的实施方式中，所述第二温度低于所述第一温度。

可选的，第二温度可以低于第一温度，也可以高于第一温度，本发明对此不做限制。

可选的，本发明对于第二温度和第一温度不做具体限制，任何可行的方式均属于本发明的保护范围。

s400、向所述电池堆输入在所述湿状态下的所述物质，执行m次所述加减电密循环，其中，所述m为大于0的整数；

可选的，可选的，本发明对于m不做具体限制，任何可行的方式均属于本发明的保护范围。

可选的，m可以大于n，也可以小于n，或者等于n，本发明对此不做限制。

可选的，本发明从s100至s400的总执行时间可以不高于预先设置的执行时间阈值，例如不高于80分钟，本发明对此不做限制。

本发明的整个活化过程中控制空气侧加湿与不加湿两种状态，采取了短时间内只对氢气侧通入氢气、空气侧断气的操作过程，对膜电极的催化层得到充分保护；并且采用较大速率的快速循环加载电密和减载电密的方式，使得燃料电池堆在短时间内重复交替经历低电密和高电密两种输出状态，整个活化过程总时长较短，较大提高了电堆活化效率，活化结束后燃料电池堆平均单体电压得到明显提升。

装置实施例1，如图2所示，本发明提供了一种电池堆活化装置，包括：一种电池堆活化装置，其特征在于，包括：干状态单元100、第一反复单元200、湿状态单元300和第二反复单元400；

所述干状态单元100，被配置为执行将进入所述电池堆的物质的状态控制为干状态，其中，所述物质包括：燃料、空气和水；

所述第一反复单元200，被配置为执行向所述电池堆输入在所述干状态下的所述物质，并执行n次加减电密循环，其中，所述加减电密循环包括：控制所述电池堆先进入第一子过程，再进入第二子过程，最后再进入第三子过程，所述n为大于0的整数；

所述湿状态单元300，被配置为执行在执行完所述n次加减电密循环之后，将进入所述电池堆的物质的状态控制为湿状态；

所述第二反复单元400，被配置为执行向所述电池堆输入在所述湿状态下的所述物质，执行m次所述加减电密循环，其中，所述m为大于0的整数；

其中，所述第一子过程包括：控制所述电池堆的电密从第一电密值变为第二电密值并控制新进入所述电池堆的所述空气的量为第一质量；

所述第二子过程包括：控制新进入所述电池堆的所述燃料为所述第一质量；

所述第三子过程包括：控制新进入所述电池堆的所述燃料和所述空气的量均为第二质量，然后控制所述电池堆的电密从所述第二电密值变为所述第一电密值。

结合图2所示的实施方式，在某些可选的实施方式中，所述装置还包括：预状态单元和电密加载单元；

所述预状态单元，被配置为执行在将进入所述电池堆的物质的状态控制为干状态之前，将进入所述电池堆的物质的状态控制为预状态；

所述电密加载单元，被配置为执行在所述预状态下，将所述电池堆的电密加载至所述第一电密值，并保持第一时间长度。

可选的，结合上一个实施方式，在某些可选的实施方式中，所述电密加载单元，具体被配置为执行在所述预状态下，将所述电池堆的电密加载至所述第一电密值，并保持所述第一时间长度，使得所述电池堆的单体平均电压稳定在第一电压值。

如图3所示，本发明实施例提供了一种电子设备70，所述电子设备70包括至少一个处理器701、以及与所述701处理器连接的至少一个存储器702、总线703；其中，所述处理器701、所述存储器702通过所述总线703完成相互间的通信；所述处理器701用于调用所述存储器702中的程序指令，以执行上述任一项所述的电池堆活化方法。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、装置、电子设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

在一个典型的配置中，电子设备包括一个或多个处理器(cpu)、存储器和总线。电子设备还可以包括输入/输出接口、网络接口等。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flashram)，存储器包括至少一个存储芯片。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。