氢能专利库

本发明提供了一种减少燃料电池催化层缺陷的干燥方法，涉及燃料电池技术领域，包括如下步骤：将催化剂浆料涂布或喷涂于质子交换膜上形成催化层；将催化层置于烘箱中进行干燥；在干燥过程中，在催化层的上方引入通风，使风作用于催化剂浆料表面。本发明公开了一种改善催化层亮点、针孔等缺陷的干燥方法，无需添加中高沸点溶剂与分散助剂，成型过程所需时间较短，不影响生产节拍，干燥完成后无残余物。本发明在催化层干燥时引入通风，使干燥时催化剂浆料保持流动，得以填补一部分缺陷空白处。此外，引入通风可使催化剂浆料在干燥过程中表层与内部受热均匀，可降低干燥时的热应力，减少催化层的开裂。

本发明公开了一种燃料电池密封件耐久性评估方法，包括：采用原子光谱法获取测试样件表面氧原子含量信息和压缩永久变形保持系数；利用最小二乘法、将压缩永久变形保持系数与氧原子含量对应关系的数据进行多项式拟合，得出密封件表面氧原子含量与压缩永久变形保持系数关系的数学模型；基于数学模型计算测试样件的氧原子含量临界值；基于密封件的表面氧含量信息评估密封件是否失效；因此该方法能够评估使用中燃料电电池密封件耐久性。

本发明提供一种燃料电池电堆封装箱及吹扫装置，包括箱体、绝缘支撑板组合、排气阀、氢浓度检测单元、吹扫单元、吹扫竹节和排水竹节；箱体设有吹扫入口、出口、排水出口、带斜度排水槽及安装孔；绝缘支撑板组合有排水通道，吹扫单元含吹扫分配块、快插接头、吹扫总管和支管，其有益效果显著，能高效排出氢气和水蒸气，避免局部聚集，提高安全性和绝缘可靠性；精确的吹扫气分配确保特定位置有足够气量吹扫；排气阀和氢浓度检测单元保障安全，独立吹扫单元可优化装配生产，石墨烯陶瓷特种绝缘层增强绝缘，且零部件为标准件，无需单独定制加工，降低生产成本。

本发明提供一种提高燃料电池堆节间接触电阻一致性的方法，该方法对换节后的燃料电池堆进行活化，活化后利用空气和氢气分别对电池的阴极侧和阳极侧进行带载吹扫，完成吹扫后将电堆置于高低温试验箱内进行冻解循环，经过数次冻解循环后即完成新旧电池的快速匹配。该方法通过控制冻结循环温度来调整电堆组装力变化，利用燃料电池堆冻解循环过程中电堆内部组装力的反复变化来改善新膜电极与双极板间的接触状态，降低界面间接触电阻，提高燃料电池堆新旧电池间接触电阻分布一致性。该方法有效解决了大功率燃料电池堆维修换节后新旧膜电极与双极板间接触电阻相差较大的问题，快速改善新膜电极与双极板间的匹配状态。

本发明一种快速判断燃料电池堆组装力变化的方法，包括以下步骤：建立燃料电池堆的欧姆阻抗和组装力间的对应关系；分析燃料电池堆存储过程中不同阶段阻抗变化，得到燃料电池堆的阻抗变化差值；基于燃料电池堆下的阻抗变化差值，实现对燃料电池堆存储过程中组装力的动态变化的判断。该方法简单有效，可实时获取燃料电池堆在不同环境温度下存储过程中的组装力实时变化情况，对于开发和优化燃料电池堆结构具有非常重要的实用价值。

本发明涉及燃料电池膜电极组件技术领域，具体而言，尤其涉及一种改善燃料电池Pt‑过渡金属合金催化剂传质极化的催化层的制备方法。所述方法包括以下步骤：(1)将Pt‑过渡金属合金催化剂和Pt/C催化剂混合，加入分散剂，超声分散均匀，加入全氟磺酸离聚物溶液，搅拌，再采用高速剪切机进行剪切，得到催化剂浆料；(2)将步骤(1)得到的催化剂浆料喷涂形成燃料电池催化层。本发明制得的催化层，不仅在极化曲线中的低电流密度区域发挥了Pt‑M/C催化剂的较强的活性，在高电流密度区域也大幅改善了其传质极化现象。

本发明提供一种质子交换膜燃料电池双极板，由阴极板和阳极板组成，其特征在于，所述阴极板和阳极板由金属薄板冲压形成，所述阴极板外侧冲压出阴极流场，所述阳极板外侧冲压出阳极流场，所述阴极板和阳极板贴合到一起，通过激光焊接或者粘接形成一个整体，在所述阴极板和阳极板内侧形成一个封闭的冷却剂流场；所述阳极板和所述阴极板上的阴极、阳极以及冷却剂入/出口的公共通道的面积采用不对称设置。本发明设计的双极板及其流场结构可以有效提高反应气体的均匀分配，以实现反应电流的均匀分配，同时将电池反应生成的液态水和尾气顺利排出；还可降低双极板的重量和厚度，提高燃料电池的质量比功率和体积功率。

本发明提供一种强化物料水分配型PEM电解水双极板，包括阳极板单板和阴极板单板；所述阳极板单板的反应区域内开设有若干贯穿所述阳极板单板两侧表面的通孔；所述阳极板单板一侧表面加工形成了凹陷的凹槽，所述凹槽内还设置有具有凸起部分的流体分配支撑结构；所述阴极板单板与所述凹槽之间形成了物料水能够流入的水腔结构；所述水腔结构通过所述阳极板单板上的所述物料水入口作为物料水进水通道，所述水腔结构不再单独设置物料水出水通道，所述水腔结构内的物料水能够通过所述通孔流入阳极电解室，再经所述阳极电解室设置的物料水出水通道流出所述阳极电解室。本发明的技术方案能有效增强传质使物料水均匀分配至膜电极表面反应区。

本发明提供一种燃料电池变剖面密封胶线结构，密封胶线两端分别设置有三腔口区域，所述密封胶线包括外侧胶线和位于所述三腔口区域内侧的胶线，所述外侧胶线为各部分高度相等的恒剖面结构；所述三腔口区域内侧的胶线包括用于分隔三个开口的两条分隔胶线和位于中心镂空区与所述三腔口区域之间的内侧胶线；所述内侧胶线为中部高度高于所述外侧胶线的变剖面结构，所述分隔胶线为与所述外侧胶线高度相等的恒剖面结构或者中部高度高于所述外侧胶线的变剖面结构。本发明的技术方案解决了燃料电池三腔口密封差的问题，增强了电堆气密性和燃料电池密封性能和耐久性。

本发明一种燃料电池电堆测试台架背压控制系统，包括：压力传感器，用于采集电堆阴极或阳极入口压力；PID控制模块，用于基于燃料电池电堆设定的背压设定值和所述压力传感器传送的压力值，基于改良的微分先行PID控制算法，输出电堆压力控制值；电气转换器，用于将PID控制模块传送的电堆压力控制值信号转换为气动信号；背压阀，用于基于电气转换器传送的气动信号对燃料电池的背压进行调节。本发明通过特定的控制算法，可以充分利用机械背压阀控制简单、动态响应速度快等特点，可以解决机械背压阀控制精度低且控制性能不稳定问题；由于燃料电池电堆测试过程中经常需要变换工况，本发明控制算法也可以解决普通PID控制在背压动态调节过程超调量过大问题。

本发明提供一种MW级固定式PEM燃料电池电站余热利用系统，每一个所述FCS设置有相应的换热子系统，所述换热子系统包括FCS小循环三通调节阀、FCS冷却进水温度传感器、FCS冷却出水温度传感器和FCS换热器；所述余热利用系统还设置有余热冷却子系统，所述余热冷却子系统包括燃料电池发电系统侧冷却循环水泵、燃料电池发电系统总进水温度传感器、燃料电池发电系统总出水温度传感器、冷却塔系统换热器、冷却塔系统换热器冷侧循环水泵和冷却塔系统。本发明的技术方案解决了现有技术中固定式PEM燃料电池电站余热利用系统无法发挥PEM燃料电池快速响应优势以及延长燃料电池使用寿命的问题。

本发明一种燃料电池系统快速升温的控制方法，包括以下步骤：设定空压机固定转速和背压密封阀的固定开度，依据流量计测量的实时空气流量计算目标加载电流，依据目标加载电流，确定氢气入堆压力、水泵转速和回流泵转速；若电堆实时电压的数值>设定电堆电压阈值时，将目标加载电流作为燃料电池系统的最大加载电流进行发电；若实时电堆电压数值≤设定电堆电压阈值时，通过可变参数的PID控制器，对目标电流进行实时调节，使燃料电池系统的电堆电压以阈值电压进行发电，直到燃料电池系统的水温到达目标温度。该控制方法不会对电堆产生不可逆损伤，可有效提升吹扫效率，降低启动风险。

本发明公开了一种集成式燃料电池集流板，包括端板主体、绝缘层和集流板，所述端板主体和集流板一体成型，所述绝缘层与端板主体一体成型；所述端板主体的上表面均匀分布有弹性体安装槽，所述弹性体安装槽内设置有弹性体导柱避让槽，所述端板主体的端角处分别设置有安装定位孔，所述端板主体上还设置有贯穿工艺孔，所述端板主体的边缘对称设置有凹凸结构，所述集流板的边缘分布设置有集流板贯穿孔，所述集流板的一侧设置有电流输出端。该结构采用一体注胶成型工艺，降低加工难度，降低加工成本，进而降低产品成本，提高产品竞争优势。

本发明公开了一种波纹流道燃料电池多物理场耦合计算简化方法，包括：建立简化全面积双向波纹流道燃料电池几何模型；建立该简化全面积双向波纹流道燃料电池几何模型的上切割截面、下切割截面完全一致的网格，对全面积单池的双极板进行布尔运算，分别获取三腔流体经分配区分配后反应区中各通道的流体流量；对该简化全面积双向波纹流道燃料电池几何模型进行结构力学分析，获得由于双向波纹流道双极板压缩后不同位置的变形状态的新膜电极扩散层；将新膜电极扩散层与新空气流体域结合替换所建立的简化全面积双向波纹流道燃料电池几何模型的膜电极结构和空气流体域，并获得简化全面积双向波纹流道燃料电池几何模型的修正模型。

本发明提供一种燃料电池高效吹扫装置及方法，所述方法具体包括：比较阻抗值变化的速率k与经验常数c：(1)若k≤c：在阴极侧：调节通入燃料电池电堆的空气流量为v1＝10v0；调节空气尾排节气门至最大开度θ1；在阳极侧：控制电磁阀Ⅰ的开闭时间(t1＝3t0,t2＝t'0)；调节氢氧压差至Δp1＝4Δp0；调节回流泵的转速为r1＝r0；(2)若k＞c：在阴极侧：降低空气流量至v2＝(4～6)v0；控制空气脉冲排放；在阳极侧：降低氢氧压差至Δp2＝(1～2)Δp0；控制电磁阀Ⅰ的开闭时间(t3＝(3～5)t0,t4＝(8～10)t'0)；提高回流泵的转速至r2＝(3～5)r0；(3)当k由k＞c变化至k≤c，结束吹扫。本发明的技术方案通过空气腔和氢气腔的脉冲排放，结合氢气侧回流的吹扫方式，可快速实现燃料电池空气腔和氢气腔液态水的移除。

本发明提供一种燃料电池系统的空气余热利用结构及方法，包括空压机、中冷器、电堆和散热器；所述空压机与所述中冷器之间设置有三通阀；所述三通阀的旁通出口连通至所述中冷器的空气出口；所述中冷器的空气出口连通至所述电堆的空气入口；所述电堆的盲端端板和气口端板内部均设置有冷却液流道；所述中冷器的冷却液出口连接有冷却液主管路，所述冷却液主管路设置有冷却液支路Ⅰ和冷却液支路Ⅱ；所述冷却液支路Ⅱ分别连通至所述盲端端板和所述气口端板内部的所述冷却液流道的入口，所述冷却液支路Ⅱ上安装有节流阀。本发明的技术方案对空压机压缩空气后的余热、空压机压缩空气后经过中冷器换热产生的余热等进行了充分余热利用。

本发明提供一种抗变形燃料电池金属双极板，包括：结构相同的上单极板和下单极板，所述上单极板的反应活性区和所述下单极板的反应活性区均包括有若干个沟槽和脊背，所述沟槽底部设有波浪形凸起结构，所述波浪形凸起结构包括波峰和波谷，所述波峰和所述波谷以正弦函数的形式交替连接，所述上单极板的波峰与所述下单极板的波峰上下对应，所述上单极板的波谷与所述下单极板的波谷上下对应并接触，在所述上单极板的脊背上设有若干个阵列的压痕。本发明的技术方案解决了现有技术中的双极板在宽度方向上刚度不足、抗变形能力差的问题。

本发明提供一种高可靠性燃料电池封装结构及装配方法，电池封装结构包括封装箱体、位于所述封装箱体正前方的气口端板、位于所述封装箱体正后方的盲端盖板、位于所述封装箱体的正上方的封装箱盖、位于所述封装箱体的正下方的封装底盖和位于所述封装箱体侧壁上的高压盖板；上述各结构与所述封装箱体密封紧固连接；所述封装箱体的顶部和底部均设有支撑结构，所述支撑结构与堆芯紧密贴合。本发明有效解决电堆装配复杂，工装笨重，装配效率低等问题，可以提高燃料电池电堆的抗振性，防止堆芯的错位，实现整个电堆结构更加紧凑，提升电堆的体积比功率，同时缩短装配时间，提升整体装配效率。

本发明提供一种质子交换膜燃料电池耐盐雾在线性能测试系统及方法，所述测试方法具体包括以下步骤：步骤1：测试系统搭建；步骤2：盐雾配制；步骤3：燃料电池性能测试(1)测试盐雾对燃料电池初始性能的影响；(2)测试不同类型或不同浓度的盐雾对燃料电池初始性能的影响；(3)测试盐雾对燃料电池耐久性的影响；步骤4：燃料电池性能分析。本发明的技术方案解决了目前质子交换膜燃料电池或核心零部件的耐盐雾测试仅停留在离线测试阶段的问题。

本发明提供一种燃料电池密封材料寿命测试装置及评估方法，所述测试装置包括上端盖、上密封盖、下密封盖和下端盖；所述下密封盖设置有用于放置橡胶样块的凹槽，所述上密封盖上与所述凹槽相对应的位置设置有用于压紧所述橡胶样块的凸起；所述评估方法包括：将所述测试装置放入松弛试验机，对所述橡胶样块进行25％的压缩变形：分别得到120℃、135℃和150℃条件下，橡胶样块的应力松弛率曲线；进而得到80℃条件下，橡胶样块的应力松弛率曲线，将应力松弛率衰减50％作为临界值，得到橡胶样块在80℃下对应的寿命。本发明的技术方案能够利用应力松弛设备，以及动力学曲线法计算密封材料的寿命，完成以应力松弛为性能的燃料电池密封材料的耐久性评估。