氢能专利库

本发明公开了一种固态储氢燃料电池系统热管理方法，涉及燃料电池技术领域，包括利用空压机压缩热对固态储氢模块升温、利用燃料电池尾气催化氢气加热以及燃料电池冷却回路与固态储氢模块串联这三种方式，本发明采用空压机气体加热，可以减少燃料电池系统的辅助配件数量，降低系统复杂程度，同时满足燃料电池系统空气温度需求，提高系统整体能量利用率；采用催化氢气加热的方式，可以有效的控制系统的氢浓度排放，并可以大大降低固态储氢模块低，采用燃料电池冷却回路与固态储氢系统串联，可以提高换热效率，减少散热器数量，提高整体系统效率。

本发明公开了燃料电池技术领域的一种燃料电池极板结构设计验证方法及装置，包括：密封工装、烟雾发生器、气泡发生器、水汽发生器、主管路及多个电磁阀，所述密封工装内安装有加热板，所述燃料电池极板置于加热板上，所述主管路上通过电磁阀分别连接有所述水汽发生器、气泡发生器和烟雾发生器，所述主管路的一端通过电磁阀分别连接水源和气源，所述主管路的另一端通过电磁阀分别连接燃料电池极板的气路入口和水路入口，所述燃料电池极板的气路出口和水路出口分别连接背压阀；可有效的对流道设计进行验证；可以试验测试二相流，结果直观可见；可大幅降低需装堆测试带来的成本。

本发明提供了一种燃料电池发动机系统，属于电池技术领域，包括：电气模块，包括燃料电池电堆，用于将输入的空气与氢气进行化学反应并输出电压，DC‑DC转换器，DC‑DC转换器用于对燃料电池电堆输出的电压进行高低压转换及对外输出电压；阴极模块，与燃料电池电堆的阴极端连通，阴极模块包括至少两级冷却单元，冷却单元用于根据燃料电池电堆对空气的需求温度采用两级冷却单元中的一级冷却单元或两级冷却单元对空气进行冷却；阳极模块，与燃料电池电堆的阳极端连通，阳极模块包括氢气加热器，氢气加热器用于根据燃料电池电堆对氢气的需求温度对进入燃料电池电堆的氢气进行加热；至少两个散热模块，与燃料电池电堆连通。

本发明提供了一种燃料电池发动机尾排控制方法及其系统，包括：燃料电池发动机系统本体，底部具有排水口，侧部具有排氢口；空气供应组件，具有辅助空气出管和空压机排气管，空气供应组件与燃料电池发动机系统本体连接；氢气供应组件，具有泄压管路，氢气供应组件与燃料电池发动机系统本体连接；排气排水接头，与燃料电池发动机系统本体的排水口、排氢口，空气供应组件的辅助空气出管、空压机排气管以及氢气供应组件的泄压管路连接；排气排水接头的入口和出口的横截面积大于排气排水接头与燃料电池发动机系统本体的排水口、排氢口，空气供应组件的辅助空气出管、空压机排气管以及氢气供应组件的泄压管路连接的交汇处的横截面积，流体流经交汇处时流速增加。

本发明提供了一种燃料电池及燃料电池系统，燃料电池包括：质子交换膜，阳极气体扩散层，位于质子交换膜的第一侧；阴极气体扩散层，位于质子交换膜的第二侧；第一双极板，位于阳极气体扩散层的第一侧；第二双极板，位于阴极气体扩散层的第二侧；其中，第一侧与第二侧相对；阳极气体扩散层包括自支撑膜，自支撑膜通过无定型多孔碳分子筛形成，无定型多孔碳分子筛包括层叠设置的具有多个梯度孔径的多孔碳分子筛，多个梯度孔径的多孔碳分子筛可分离氮气和氢气。

本发明提供一种适用于质子交换膜燃料电池的高压氢泵性能恢复方法，包括以下步骤：S1：将待恢复的燃料电池放置在测试台台架，使燃料电池的电堆运行至高电流工况的预设条件，对燃料电池进行拉载运行至高电密；S2：通过调整阳极入口背压与阴极入口背压的压差，同时维持冷却水进出口温差，逐步降低空气计量比至0，维持设定时间后逐步提升空气计量比；S3：提升空气计量比至高压氢泵恢复开始前的设定值，将燃料电池逐步恢复至常压状态，完成高压氢泵恢复。本发明以更为高效的方式减少了燃料电池运行期间的活化损失，通过还原和激活催化剂铂，对电堆活性的恢复效果也是更加显著，电堆的输出功率和输出电压明显提升。

本发明公开了一种质子交换膜燃料电池电堆活化预处理装置及活化方法，属于燃料电池电堆活化技术领域。本发明是进行待活化电堆的预处理，具体是通过将40‑99℃水汽或含水汽的空气或含水汽的介质气体通入燃料电池堆阴极和阳极腔体，持续一段时间，使膜电极达到充分浸湿状态，并且由此可实现膜电极进行了电极结构优化，然后连接测试台进行测试，进而执行高温高湿和/或饥饿活化的操作。本发明的组合活化方法减少了电堆占用测试台的时间，减少了活化过程中氢气的消耗，使得整个活化过程测试台占有时间从现有的2小时，减少到30min以内，解决了活化过程在电堆生产过程的瓶颈问题。

本发明公开了一种用于加快燃料电池电堆活化离线预处理系统、方法及电堆活化方法，属于燃料电池检测技术。本发明提供的离线预处理系统及方法减少该电池电堆占用测试台的时间，缩短燃料电池电堆的活化时间。首先将已经完成叠堆的大功率电堆放置在50‑150℃的恒温箱中，然后向电堆的阴极和阳极腔体通入50‑150℃的水蒸汽或饱和或过饱和的湿润气体，并维持15‑240分钟，监控电堆的内阻或阻抗的变化。当电堆的内阻或阻抗达到一个预定的阈值或标准后，将电堆移动到电堆测试台上进行变载活化。

本发明公开了一种无气泡型燃料电池极板及其制备方法，该极板包括如下原料：导电骨料67‑69wt％、经漂洗的碳纤维3.5‑6.5wt％、聚合物树脂22‑26wt％、硅油2.5‑6.5wt％、偶联剂0.5‑1wt％及脱膜剂0.5‑1wt％；制备时先将聚合物树脂和硅油混合搅拌制得搅拌材料，向该搅拌材料内加入导电骨料、经漂洗的碳纤维、偶联剂和脱模剂捏和，制得捏合材料；再将捏合材料预制成型后，模压成型制得极板。本发明经过模压工艺压制后的复合双极板表面无气泡，导电性增强。

本发明提供一种燃料电池电堆的支撑结构及其装配方法，所述结构包括端板组件、托板和侧板，所述燃料电池主体的前后两端设置有端板组件，所述托板设置有凹槽，用于放置燃料电池主体和端板组件，所述燃料电池主体的左右两侧设置有侧板，所述侧板和端板组件固定连接，所述燃料电池主体通过一定数量堆叠的单电池和/或膜电极双极板组件组成，所述单电池和/或膜电极双极板组件的堆叠方向为前后方向。所述燃料电池电堆的支撑结构通过简洁高效的支撑结构的设计，可应用在燃料电池或其他多片叠放产品中，对整齐度有较高要求的场合，结构简单，支撑稳定。

本发明公开了一种宏量制备燃料电池阴极铂基催化剂的方法，该方法先将铂前驱体盐溶解分散于还原剂中，并采用氢氧化钠溶液调节pH值至9～12，然后加入载体材料，通过高速剪切方式对载体材料进行均匀分散，然后对混合溶液通过油浴加热进行还原反应，反应温度区间：160～197℃，反应时间：0.5～6.5h。反应结束后自然冷却至室温，采用酸性水溶液调节pH值至1～3，过滤、洗涤、60℃真空干燥，将获得的固体产物标记为预制Pt基催化剂，对其进行充分研磨后，在还原气氛中进行二次还原处理，温度区间：200～500℃，时间：0.5～4h，反应结束后即得到Pt基催化剂。

本发明提供了一种可拆解燃料电池电堆的双极板密封方法，属于燃料电池制造装配技术领域，解决了现有技术拆堆过程会对膜电极造成损坏的问题。该方法包括：S1.在每一双极板的两侧分别制备密封胶条，该密封胶条用于与阳极和阴极的膜电极边框进行固化粘接；S2.在每一双极板的非密封胶条区域设置屏蔽物以实现屏蔽遮挡；非密封胶条区域覆盖燃料电池内不参与电化学反应的流道区；S3.对上述双极板的密封胶条及其附近预设范围内的密封槽内涂覆防粘涂层以隔离密封胶条内活性物质，得到附有防粘涂层的双极板；S4.对上述附有防粘涂层的双极板、膜电极进行交替堆叠，制备电堆。该方法可以轻松拆堆，提高拆解效率，减少关键物料在返修过程中的损耗。

本发明实施例公开了一种燃料电池系统用有限状态机控制系统，本发明采用具备状态(state)、事件(event)和命令(order)三要素的有限状态机，中断切换和任务系统结合的控制模型，实现燃料电池系统控制运行。本控制模型中，涵盖了燃料电池系统全面的控制状态和对应的处理过程，弥补当前控制模型存在的典型问题和缺点，尤其是稳定状态和状态切换过程的体现，使嵌入式控制逻辑清晰，控制明确，各种任务分配严谨，为燃料电池系统稳定、高效、安全运行提供保障。

本发明为一种燃料电池装堆测漏设备，一种燃料电池堆装堆测漏设备，主要包括升降机构、定位机构、压力机构、气密性检测机构等，压力机构包含本设备机架，其他机构分置于该机构内部。以上机构相互配合，共同辅助完成电堆装堆及气密性检测工序。本发明的压力机构包括：压机底座、压力传感器、压机外框、压力电机、压力导柱、压机立柱、压力杆、压机支座、压力接触板和压力传感器。压机底座在水平地面上，压机外框立在压机底座上，压力电机在压机外框顶部，控制压力杆的伸缩，压力杆的末端与压力连接板相连，再通过压力导柱将压力传到压力接触板上。为了实时监控压机压力大小，将压力传感器和压机立柱相连置于压机底座平台上并与压机支座相连。

本发明涉及一种燃料电池发动机冷却系统，包括以管道连接的内循环管路和外循环管路，内循环管路包括燃料电池堆、热交换器、冷却液泵和去离子过滤器，燃料电池堆的散热出口端依次连接到热交换器、冷却液泵、去离子过滤器，回到燃料电池堆的散热进口端，冷却液在管路里循环流动。外循环管路包括热交换器、四通阀、增压泵、整车散热器和膨胀阀，热交换器的吸热出口端依次连接四通阀、增压泵、整车散热器、膨胀阀，回到热交换器的吸热进口端，相变冷却剂在外循环管路里循环流动。本发明引入热交换器，将传统的单冷却回路变成双循环冷却回路，避免了原有系统散热器面积过大、管路过长、离子析出难以控制等问题，冷却效果好，降低了冷却系统设计成本。

本发明涉及一种燃料电池堆的自动化生产线，包括物料取放区、堆叠压合紧固区、一次性能测试区、人工装配区、人工返修区、配件安装区、二次性能测试区、产品下线区、机械手和控制服务器，所述机械手包括第一机械手、第二机械手、第三机械手、第四机械手和第五机械手，所述机械手均可沿各自的轨道往复滑动、取放物料。本自动化生产线，大部分生产操作均由机械程序完成，自动化程度高，易于实现燃料电池模块化、规模化生产，保持生产环节的连贯性，大幅提高生产效率，降低生产成本。适用于生产不同规格的电池板，适用范围广，调节灵活简单。各个生产设备相互独立，产线布局紧凑，设计柔性程度高，易实现兼容和升级改造。

本发明涉及燃料电池测漏及磨合测试方法，燃料电池板经过质检后、叠加成整堆前，以如下方法进行测漏和磨合测试：将若干片膜电极和双极板堆叠在堆叠夹具上，形成测漏单元，膜电极和双极板为5‑10组；将测漏单元从堆叠夹具中取出，放入测漏夹具中，进行泄漏性测试；对满足要求的测漏单元安装C型夹，形成测试单元；将测试单元放入测试台进行磨合测试；对测试合格的测试单元，拆除C型夹，取出膜电极和双极板，用于燃料电池堆的组装。本发明的测漏及磨合测试方法，能快速、高效、可靠的完成检测单元组装，在燃料电池装堆之前，对膜电极和双极板进行泄漏全检和磨合测试，可有效提高电堆的组装效率和成功率，减少成堆后的磨合时间，保证电堆性能的一致性。

本发明涉及一种燃料电池板模压制造设备，包括固定架、固定块、2个动滑块、上液压缸和下液压缸，固定架包括两根平行支架，固定块固定于固定架上，固定架上设有导轨，动滑块与固定架滑动连接，可沿导轨上下滑动。2个动滑块分别设置于固定块的上方和下方，上液压缸的下端面抵住上方动滑块的上端面，下液压缸的上端面抵住下方动滑块的下端面，固定块的上、下表面分别设有燃料电池阴模和阳模，上方动滑块下表面和下方动滑块上表面分别设有燃料电池阳模和阴模。本发明的技术方案采用一模一穴的模具及压机压力，实现一模多穴的功能，满足了目前行业对燃料电池极板的产能、精度、一致性、一次性合格率等方面的多重要求，有利于燃料电池板的批量化生产。

本发明涉及一种燃料电池堆自动化气密性检测设备和检测方法。检测设备包括机架、升降压力机构、气密检测机构、机械手和控制机构；机架包括上顶板、下底板和支座，下底板为U字形，上顶板位于下底板正上方，两者的四角通过支撑柱相连接固定。升降压力机构包括驱动电机、压力机、推杆、下压板和升降套管，压力机固定在上顶板上表面，压力机下端连接推杆，推杆下端面连接下压板，下压板位于上顶板和下底板中间，在压力机的驱动下可沿支撑柱上下升降。本气密性检测方法全过程由设备自动完成，有效解决了燃料电池堆体积过大、重量过重，在测试装置上取送较为困难等问题，提高了检测的自动化程度和精密度，适合配合燃料电池堆的自动化装配生产线使用。

本发明涉及一种燃料电池自动化装堆装置，包括装堆机构、机械手和控制机构，所述装堆机构包括工作台、安装台、定位架和压堆架，所述定位架包括移动板、极板安装基座、定位柱、定位柱导轨和推紧气缸组，所述压堆架包括移动梁、压力机和收紧架，所述机械手用于抓放燃料电池组件，所述控制机构包括电脑，用于控制机械手的抓放、压力机的压抬，以及推紧气缸的伸缩。本发明的燃料电池自动化装堆装置具有由定位架和压堆架构成的外定位装置，可在压堆和穿内定位杆前，对燃料电池电堆各边角压紧对齐和精确定位，有利于精确安装内定位杆，同时实现了装堆后电堆的升降和传送的全自动操作过程，大大提高了燃料电池电堆的装堆效率。