用于高温质子交换膜燃料电池启动方法及燃料电池与流程

本发明属于燃料电池，尤其是涉及一种用于高温质子交换膜燃料电池启动方法及燃料电池。

背景技术：

1、质子交换膜氢燃料电池是利用氢气和氧气反应产生水、热和电的反应装置，具有效率较高，无污染等诸多优点。一般地，质子交换膜燃料电池的反应温度一般在90℃以下，对于在重卡上应用的大功率燃料电池系统，散热和水管理面临着巨大挑战。较高的工作温度可以提高催化剂活性，提升性能，还可以使得水热管理系统更为简化，同时提高了系统对co的耐受性。高温质子交换膜燃料电池(ht-pemfc)通常工作温度为100-200℃，为了避免高温下质子交换膜产生脱水，电导率降低等问题，现有技术中通常采用的高温质子交换膜材料一般为无机酸掺杂的聚苯并咪唑(pbi)，其在100℃以上的环境中仍具有较高的电导率、热稳定性和机械稳定性。

2、ht-pemfc工作温度较高，从环境温度升高到工作温度，启动时间较长，同时与环境温差大，在升温过程中的散热也较大。目前ht-pemfc系统启动过程中有两种加热方法，一种是在外部设置加热装置，利用外部热源例如电加热器对系统加热使其快速升温，这种方法会使用增加额外的设备，增加了系统复杂性，且使用额外的能量来给系统加热，造成了浪费。另一种是通过外部加热的高温气体直接通入电堆内部使得其快速升温，此种方法会造成过多的燃料气浪费，降低能源利用率。此外还有利用燃料重整器产生的高温废气使得ht-pemfc快速升温的方法，此种方法虽能较好的利用废热，但是此时高温废气会对质子交换膜产生不可逆的损伤，降低系统耐久性和可靠性。

3、综上所述，现有ht-pemfc在启动时升温较慢，燃料利用率低，不合适的启动手段对膜电极造成不可逆损伤的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于高温质子交换膜燃料电池启动方法及燃料电池，至少部分的解决现有技术中存在的启动时升温慢，燃料利用率低，对膜电极造成不可逆损伤问题。

2、第一方面，本公开实施例提供了一种用于高温质子交换膜燃料电池启动方法，包括：

3、在燃料电池启动初期采用恒电压的模式启动，使得电堆产热；

4、当温度达到设定要求时，将恒电压模式切换为恒电流模式，持续加载到额定点，从而完成高温质子交换膜燃料电池启动。

5、可选的，在燃料电池启动初期采用恒电压的模式启动，使得电堆产热，包括：

6、将燃料电池的平均电压设置为第一设定值，当燃料电池温度达到设定温度时，将燃料电池的平均电压设定为第二设定值。

7、可选的，将燃料电池的平均电压设置为第一设定值的步骤之前包括：

8、在燃料电池启动前开始供气，建立ocv。

9、可选的，所述第一设定值为0.1-0.5v。

10、可选的，所述第二设定值为0.5-0.7v。

11、可选的，设定温度为启动所需温度的80％。

12、第二方面，本公开实施例还提供了一种高温质子交换膜燃料电池，包括：

13、在燃料电池启动初期采用恒电压的模式启动，使得电堆产热；

14、当温度达到设定要求时，将恒电压模式切换为恒电流模式，持续加载到额定点，从而完成高温质子交换膜燃料电池启动。

15、可选的，在燃料电池启动初期采用恒电压的模式启动，使得电堆产热，包括：

16、将燃料电池的平均电压设置为第一设定值，当燃料电池温度达到设定温度时，将燃料电池的平均电压设定为第二设定值。

17、可选的，所述第一设定值为0.1-0.5v。

18、可选的，所述第二设定值为0.5-0.7v。

19、本发明提供的用于高温质子交换膜燃料电池启动方法及燃料电池。其中该用于高温质子交换膜燃料电池启动方法，通过启动过程中采用恒电压的模式启动，使得产热电堆产热更大，然后转为恒电流模式，可以防止对膜电极造成损伤，从而达到启动时升温快，燃料利用率高且保护膜电极的目的。

技术特征：

1.一种用于高温质子交换膜燃料电池启动方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于高温质子交换膜燃料电池启动方法，其特征在于，在燃料电池启动初期采用恒电压的模式启动，使得电堆产热，包括：

3.根据权利要求2所述的用于高温质子交换膜燃料电池启动方法，其特征在于，将燃料电池的平均电压设置为第一设定值的步骤之前包括：

4.根据权利要求2所述的用于高温质子交换膜燃料电池启动方法，其特征在于，所述第一设定值为0.1-0.5v。

5.根据权利要求2所述的用于高温质子交换膜燃料电池启动方法，其特征在于，所述第二设定值为0.5-0.7v。

6.根据权利要求2所述的用于高温质子交换膜燃料电池启动方法，其特征在于，设定温度为启动所需温度的80％。

7.一种高温质子交换膜燃料电池，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的高温质子交换膜燃料电池，其特征在于，在燃料电池启动初期采用恒电压的模式启动，使得电堆产热，包括：

9.根据权利要求8所述的高温质子交换膜燃料电池，其特征在于，所述第一设定值为0.1-0.5v。

10.根据权利要求8所述的高温质子交换膜燃料电池，其特征在于，所述第二设定值为0.5-0.7v。

技术总结
本发明提供了一种用于高温质子交换膜燃料电池启动方法及燃料电池。其中，用于高温质子交换膜燃料电池启动方法，包括：在燃料电池启动初期采用恒电压的模式启动，使得电堆产热；当温度达到设定要求时，将恒电压模式切换为恒电流模式，持续加载到额定点，从而完成高温质子交换膜燃料电池启动。通过启动过程中采用恒电压的模式启动，使得产热电堆产热更大，然后转为恒电流模式，可以防止对膜电极造成损伤，从而达到启动时升温快，燃料利用率高且保护膜电极的目的。

技术研发人员：李春峰,王义忠,黄海鹏,王泽昊,徐云飞
受保护的技术使用者：北京亿华通科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8