氢能专利库

本发明公开了一种基于氢燃料电池的离网大功率充电系统及控制方法，包括多个燃料电池发电模块、变换器、储能缓冲单元、充电终端，多个燃料电池发电模块经变换器后并联至直流母线，储能单元直接挂接在直流母线上，直流母线再通过功率分配单元连接多个充电终端，形成完整的能量通路；当车辆接入充电桩时，根据功率需求，启动相应的燃料电池发电模块，并设定燃料电池发电模块的输出功率；在电堆功率爬升的初始阶段，储能缓冲单元立即放电，提供差额功率，维持母线电压稳定；电堆功率达到设定值，逐渐停止放电并转入待机；当有其他的车辆接入时，启动未使用的燃料电池发电模块，同时调整正在使用的燃料电池发电模块的输出功率，使总发电功率达到裕量。

本发明公开一种基于液压置换的分布式加氢增压系统及其控制方法。该系统包括至少2个高压储罐、氢气回路和液压回路；所述氢气回路包括低压氢气回路与高压氢气回路，低压氢气输入口通过低压氢气回路分别与高压储罐连接，所述高压储罐分别通过高压氢气回路与高压氢气输出口连接；所述低压氢气回路的数量与高压储罐的数量相同，所述高压氢气回路的数量与高压储罐的数量相同；所述液压回路包括储液罐和泵；所述储液罐与泵、高压储罐的液相入口顺次连接；所述高压储罐的出液口分别通过管道与储液罐连接，形成一个液压回路。本发明系统具有高安全性，高稳定性特点。

本发明公开一种空冷燃料电池结构及开式空冷燃料电池。空冷燃料电池结构包括两个端板，所述端板内侧均设置有集流板，两个集流板之间设置有电池单元；所述电池单元由一个以上的双极板和膜电极组成，每相邻的双极板之间设置膜电极，每个双极板由阴极板和阳极板组成；所述阴极板极板雕刻有阴极流场流道，形成阴极流场；所述阳极板的两个侧面分别雕刻有散热流场流道和阳极流场流道，分别形成散热流场和阳极流场，且所述散热流场流道的横截面积大于阴极流场流道横截面积。本发明结构解决市面上开式空冷燃料电池运行过程中膜电极脱水干燥的问题，又不会影响其散热性能，解决了开式空冷燃料电池的核心难点。

本发明属于燃料电池领域，具体涉及一种燃料电池汽车快速匹配尾排管路标定方法与装置。本发明在不增加传感器的前提下，可在整车调试现场实现快速的匹配不同车型燃料电池系统后端尾排管路。本发明仅通过系统现有压力传感器即可进行精确标定氢气回路尾排业态水的排放，减少尾排管路设计区别带来的影响。

本发明属于燃料电池领域，公开一种基于温度的氢燃料电池系统排水阀控制方法。该方法为：当燃料电池系统进入运行状态后，判断冷却水水温度是否处于T1~T2温度范围之间，是则采用第二组排水阀标定表；若不是则采用第一组排水阀标定表；当采用第二组排水阀标定表时，判断冷却水水温度是否从T1~T2区间增大到T2’,是则跳入第一组排水阀标定表；若不是则继续采用第二组排水阀标定表；当采用第一组排水阀标定表时，判断水温是否降低到T2温度，是则跳入第二组排水阀标定表；若不是则继续采用第一组排水阀标定表。本发明从控制上较容易实现，只需要增加一两个标定量即可；不需要从硬件上作修改，开发周期短，能够有效节约时间和成本。

本申请涉及一种氢燃料电池发电系统的湿度控制方法及装置，应用于燃料电池技术领域，方法包括：在启动开机程序后，实时根据氢燃料电池发电系统的功率需求，设置氢燃料电池发电系统的运行电流密度，并设置怠速功率对应的电流密度为第一电流密度；若氢燃料电池发电系统的运行电流密度小于等于预设高电流密度，设置空气的入口压力大于氢气的入口压力；若运行电流密度大于预设高电流密度，设置氢气的入口压力大于空气的入口压力；在启动关机程序前，将运行电流密度降低至第一电流密度，设置氢气的入口压力大于空气的入口压力，并持续运行大于等于预设时间段后，启动关机程序。本申请可确保在低电流密度下电堆内部保持较高的湿度。

本发明公开一种燃料电池系统故障降功率运行的控制方法与装置。装置包括电堆、氢气路、空气路和水路；所述氢气路包括氮气流量计、进氢阀、比例阀、双引射器、安全阀、汽水分离器、排氮阀和排水电磁阀。本发明方法实时的监控燃料电池系统的运行状况，燃料电池系统在运行中出现故障时，按照设定好的拉载速率和故障降功率时对应设定的功率值，降低各零部件的转速和电堆各个腔体的压力，使得燃料电池系统动力平稳降低，从而使系统即使在故障模式下仍然能提供一定的电力，维持系统的基本功能，尤其是在关键应用场景中，保障燃料电池系统的稳定性，但故障恢复时，燃料电池系统仍然恢复到正常的功率输出模式。

本发明属于燃料电池安全系统领域，公开一种含紧急关断系统ESD的船用燃料电池及其控制方法。包括燃电系统DCDC、燃电系统DCL、燃电系统低压供电装置、船舶控制器和紧急关断系统ESD；所述紧急关断系统ESD由接触器、高压直流接触器、断路器和熔断器组成。本发明为船用燃料电池系统设计过程中，考虑负载输出紧急切断系统设计而成的。旨在解决船用燃料电池系统与船舶交互路上发生故障，或船舶发生故障时，需要紧急切断燃料电池系统发电源的情况。

本申请涉及一种氢燃料电池发电系统的活化控制方法及装置，应用于燃料电池技术领域，方法包括：首次启动时将电流密度从起始电流密度拉载至第N电流密度；当电堆入口的温度达到第N温度，在第N电流密度下至少运行第N时长，以使电堆单片电压的离均差小于第N电压差；降低电堆入口的温度并运行第二预设时间段；将电流密度降低至预设电流密度；若N未达到K，更新N为N+1，将起始电流密度更新为预设电流密度，返回从起始电流密度拉载至第N电流密度。若N达到K，将电流密度拉载至较大电流密度；当电堆入口的温度达到较高温度，运行第K+1时长；若离均差小于较小电压差且输出功率大于等于额定功率，确定电堆活化完成。可实现电堆的快速活化。

本发明公开一种提升电解水运行安全性的方法与装置。装置包括氧液分离器、PEM电解槽、直流电源、氢液分离器、排液电磁阀、冷却器和除气部件；所述PEM电解槽的阴极产物出口与氢液分离器连接，所述氢液分离器的底部出口与排液电磁阀、冷却器、除气部件顺次连接，所述除气部件与氧液分离器、循环泵、PEM电解槽顺次连接；所述PEM电解槽的阳极产物出口与氧液分离器连接，所述氧液分离器内部设置有氧中氢浓度传感器。本发明通过对电解液进行降温，结合真空除气罐将电解液中含有的气体排出，降低电解液中气体的含有量，从而在回收再利用时，降低氧中氢浓度，提升运行安全性，并提升系统运行功率范围。

本发明公开一种燃料电池膜电极边框一体注胶结构与方法。本发明旨在解决现有的密封胶线成型方式操作复杂，以提升燃料电池的稳定性、降低各部件损伤风险为目标，设计一种燃料电池膜电极一体注胶结构与制备方法，将膜电极通过注塑的方式组合成一个部件，并对其加工方法进行初步探索，本发明可以用于燃料电池膜电极一体注胶。

本申请涉及一种氢燃料电池发电系统的启动控制方法及装置，应用于燃料电池技术领域，方法包括：启动系统，按正常拉载状态通入氢气和空气、设置拉载电流A1；监测单片电压；若最高单片电压V<K1，正常启动；若K1≤V<K2，降低拉载电流，增加通入的氢气；在运行t1后，返回正常拉载状态；若K2≤V<K3，将拉载电流设置为A3，增加通入的氢气，降低通入的空气；在运行t2后，返回正常拉载状态；若V≥K3，将电堆设置为开路，空气进堆流量设置为0，打开空气背压阀直至空气压力等于大气压；降低通入的氢气，打开氢气尾排阀门，在氢气持续通入预设时间段后降低拉载电流；在运行t3后，返回正常拉载状态。可抑制出现氢空界面。

本发明公开一种质子交换膜燃料电池电堆初始活化的快速方法。该方法通过控制电堆阴极阳的进气湿度、阴阳极进气压力、阴极饥饿时阴极计量比、阴极饥饿时间、阴极饥饿电流密度、活化电流的加减载速度及高电流的恒流时间，实现电堆初始快速活化。本发明通过控制阴阳极进气湿度、阴阳极进气压力、阴极饥饿时阴极计量比、阴极饥饿时间、阴极饥饿电流密度、活化电流的加减载速度及高电流的恒流时间的合理搭配，极大缩短电堆初始活化的时间及耗氢量，降低时间成本及燃料成本。

一种PEM电解水纯化再生气循环系统与方法。包括电解槽、气水分离器、脱氧塔、第一流量控制阀、第二流量控制阀、引射器和干燥罐；所述电解槽、气水分离器、引射器和脱氧塔顺次连接；所述脱氧塔通过管道分别与干燥罐的降温入口和提纯入口连接；所述脱氧塔还通过管道与集中排放口连接；所述干燥罐的底部连接至制氢出口；所述电解槽和气水分离器之间的管道以及脱氧塔与干燥罐之间的管道上还通过管道均连接至置换氮气入口；所述脱氧塔与干燥罐的降温入口之间的管道上设置有第二流量控制阀；所述脱氧塔与干燥罐的提纯入口之间的管道上设置有第一流量控制阀；所述干燥罐的再生出口与引射器连接。本发明采用文丘里管有效降低整体设备体积和用电功耗。

本申请涉及一种燃料电池电堆组装方法及装置，应用于燃料电池技术领域，方法包括：将电堆部件端板、集流板、双极板、膜电极堆叠在叠堆机构中，对上端板施加压力；根据压力值设置压装速度；当达到第一目标压力值时，测量堆芯的高度并计算膜电极的压缩率；若小于第一压缩率，将压力值增大至第二目标压力值，返回测量堆芯的高度；若大于等于第一压缩率且小于第二压缩率，测量电堆的电阻值；若大于等于第一电阻值，将压力值增大至第三目标压力值，返回测量堆芯的高度；若小于第一电阻值，确定电堆组装完成；若大于等于第二压缩率，测量电堆的电阻值；若大于等于第二电阻值且小于第一电阻值，确定电堆组装完成；否则确定装堆不合格。可提高电堆合格率。

本申请涉及一种燃料电池系统的控制方法及装置，应用于燃料电池技术领域，方法包括：若电堆的单片电压的平均值大于等于第一电压阈值，不执行恢复过程；若小于第一电压阈值且大于等于第二电压阈值，判断第一恢复次数是否达到第一预设次数；若否，执行第一性能恢复过程，将第一恢复次数加1，返回判断单片电压的平均值是否大于等于第一电压阈值；若是，执行第二性能恢复过程。若小于第二电压阈值，判断第二恢复次数是否达到第二预设次数；若是，确定发生故障；若否，执行第二性能恢复过程。将第二恢复次数加1，判断单片电压的平均值是否大于等于第二电压阈值，若是，结束，若否，返回判断第二恢复次数是否达到第二预设次数。可有效恢复电堆的性能。

本发明属于燃料电池控制领域，公开一种基于低功耗蓝牙BLE的燃料电池控制系统，包括氢气管理系统模块HMS，空气管理系统模块AMS，水热管理系统模块CMS、巡检模块CVM、燃料电池系统控制模块FCU以及中心设备；所述氢气管理系统模块HMS由进氢阀、比例阀、传感器以及氢泵构成；空气管理系统模块AMS由传感器、空压机、流量计以及节气门构成；水热管理系统模块CMS由传感器、水泵、PTC、电导率传感器以及散热器构成。上述系统的使用方法包括连接操作与控制操作。通过采用蓝牙传输信号的方式，进行燃料电池系统信号采集、检测以及控制，降低燃料电池系统通讯故障概率的问题，便利地进行燃料电池系统的调试。

本发明公开一种燃料电池系统冷却回路注水装置及方法。本发明采用截至夹将散热系统注水口以及排气口密封，利用真空泵将冷却液路的空气抽空，到达负压状态，使得系统冷却液路始终处于低于大气压的状态，而后将注水口的截至夹打开，利用大气压力将冷却液泵升至系统冷却液回路。本发明极大的减少人力物力，提高了系统加注效率，很大程度上提升系统的冷却效率。

本申请涉及一种燃料电池系统启动过程中的热机控制方法及燃料电池系统，应用于燃料电池技术领域，方法包括：启动燃料电池系统，开启小循环冷却回路，将输出功率拉载至第一功率；在第一功率下运行，监测电堆的进口温度；如果进口温度达到第一温度，按照第一转动速率转动三通阀；监测电堆的单体电压值，计算电压方差；若小于等于第一阈值，返回按照第一转动速率转动三通阀，直至大循环冷却回路全部开启小循环冷却回路全部关闭；将燃料电池系统的输出功率拉载至额定功率；若大于第一阈值且小于等于第三阈值，将电压方差减小至第一阈值以内，返回按照第一转动速率转动三通阀；如果电压方差大于第三阈值，停止启动。可降低电堆内部温度的波动。

本发明公开一种PEM电解水制氢膜电极及其制备方法。该方法为：先分别在质子交换膜阴阳极两侧增加三维界面增强层；再在阴阳极三维界面增强层表面设置阴极催化层和阳极催化层；最后分别在阴阳极催化层上设置阴极气体扩散层和阳极气体扩散层，得到膜电极。本发明对质子交换膜阴阳极两侧进行接触界面增强处理，不仅能起到增强质子交换膜强度的作用，减少质子交换膜的溶胀和形变问题；同时能形成三维接触界面，提高催化层和质子交换膜之间的接触，提高质子在催化层和质子交换膜之间的传递，有效提升膜电极的性能和稳定性。本发明膜电极能有效增强质子交换膜的强度、提高质子在催化层和质子交换膜接触界面的传导速率，提升膜电极的性能和稳定性。