燃料电池高电位抑制技术

燃料电池聊汽车 2024-04-23 00:16:03

燃料电池是一种将燃料的化学能直接转换成电能的发电装置,它在运行过程中可能会出现高电位的风险,这会对燃料电池的性能造成损害。因此,高电位抑制技术是燃料电池领域的一个重要研究方向。

1. 高电位的危害

高电位在燃料电池中是一个潜在的问题,它可能会导致阴极催化剂的衰减,这是造成电堆性能衰减的主要因素。当电堆处于高电位时,载体中碳材料容易被氧化,从而将铂颗粒(pt)与碳载体之间的结合力减弱,使得铂颗粒脱落,最终导致铂颗粒在电解质中溶解,影响电堆的催化性能。更严重的是,脱落后的铂颗粒与电解质或者粘结剂结合,使得电解质的阻值增大。

2. 抑制高电位的技术

为了有效抑制燃料电池的高电位,一些技术已经被提出并应用于实际系统中。例如,一种通过控制入堆空气流量限制燃料电池高电位的方案,该方案在燃料电池发动机工作时,电流稳定后,一旦燃料电池存在高电位风险,通过燃料电池单片电压巡检装置监测到燃料电池电堆的任一单片电池处于高电位点时,通过低空气计量比(闭环控制)来降低单位时间内参与电化学反应的氧气量,从而降低单片电压,避免燃料电池电堆单片处于高电位点工作造成损坏,实现钳电位功能。

另一种方法是利用防冻加热电阻有效抑制由于燃料电池的输出电压偏高而导致的催化剂劣化。这种防冻加热电阻与燃料电池电堆高压输出通过电堆保护接触器进行连接,在燃料电池电堆启动、停机、待机以及低负载运行过程中,当电堆输出电压高于设定的电堆保护电压时,控制电堆保护接触器闭合,利用防冻加热电阻消耗部分燃料电池电能,避免电堆高电压运行造成的催化剂劣化。

还有一种方法是通过实时获取燃料电池的输出电流,判断该燃料电池是否存在高电位风险。如果是,则获取燃料电池的平均单片电压,如果该平均单片电压超过预设的阈值,则降低入堆空气流量直到平均单片电压低于预设的阈值。此外,还需要识别燃料电池的平均单片电压维持当前时刻电压的持续时间,直到该持续时间达到标定稳定时间后,输出燃料电池高电位风险已消除的控制信息。

3. 技术的优势

这些抑制高电位的技术具有不同的优势。例如,通过控制入堆空气流量的方法不需要增加额外硬件设备,不会降低发动机的性能,适应性比现有技术的放电电阻好。而利用防冻加热电阻的方法可以确保在无其他负载的情况下,使电堆输出电压低于电堆保护电压。通过实时监控和调节的方法可以有效地避免燃料电池的性能随使用时间增加而逐渐下降。

综上所述,燃料电池高电位抑制技术是通过实时监控燃料电池的工作状态,当检测到高电位风险时,采取相应的措施来降低电堆的工作电压,从而保护燃料电池的性能和寿命。这些技术各有特点和优势,可以在实际应用中根据具体情况选择合适的方法。

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