一种高效快速的氢燃料电池电堆修复方法与流程

本发明涉及燃料电池的，尤其是涉及一种高效快速的氢燃料电池电堆修复方法。

背景技术：

1、现今我国的氢能源发展非常迅猛，需求端骤增，氢能作为一种清洁、高效的能源，具有广阔的市场前景。特别是在交通、工业、建筑等领域，氢能的应用将越来越广泛。

2、氢能源其核心技术主要还是集中在氢燃料电池系统集成方面，质子交换膜燃料电池(pemfc)是一种将存在于氢气中的化学能直接转化为电能的发电装置。类似于蓄电池，通过燃料电池上的正负极对外供电，但它实质上不能“储电”，而是一个发电装置，氢气即是这个发电装置的“燃”料，在燃料电池内部通过电化学反应而不是采用类似内燃机燃烧做功的方式产生电能，因为电化学反应的反应产生物只有水，所以比内燃机更加环保。

3、燃料电池为了正常的电力输出，需要将满足纯度、相对湿度、压力和温度要求的氢气(阳极)和空气(阴极)分别导入到燃料电池内部对应的腔室中，反应后的气体和水再排出到电堆外。同时，燃料电池发电过程需要被控制在限定的温度范围内，常见方式是通过在冷却回路中循环的冷却液实现加热和散热功能。为了满足上述特定运行条件，燃料电池(也被称为燃料电池电堆fuel cell stack，简称电堆stack)在应用时需要配置相应的辅助功能模块(如阳极供气，阴极供气，热管理模块等)以及在线实时控制模块。

4、尽管如此，电堆随工作时间的增加，以及在偏离理想运行条件下运行，不可避免的会出现性能衰减，具体表现为发电能力的明显减弱和氢气消耗的明显增加。电堆性能衰减的成因不同，可分为可逆和不可逆两种，往往需要通过对电堆拆解，重新更换部件等方式进行修复。针对特定成因的电堆可逆的性能衰减，本发明提出一种简洁高效实现电堆效率提升的高效快速的氢燃料电池电堆修复方法。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本发明的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、因此，本发明目的是提供一种高效快速的氢燃料电池电堆修复方法，通过对燃料电池电堆的mea进行电解及放电操作来消除一氧化碳、粉尘等造成的电堆性能下降；利用导电液填充电堆内，构筑良好的整体高导电环境，并采用脉冲修复mea中，实现无需拆堆的整堆修复，消除因co、粉尘等影响，恢复电堆性能，修复效果好，成本低。

3、为解决上述技术问题，本发明提供一种高效快速的氢燃料电池电堆修复方法，采用如下的技术方案：所述的方法包括以下步骤：1)使用导电液充盈到燃料电池电堆内；2)使用脉冲修复仪，通过对燃料电池电堆的mea进行放电及电解操作来消除硫化。

4、可选的，所述导电液包含：石墨烯分散液、银分散液。

5、可选的，所述的方法具体包括以下步骤：

6、①封闭燃料电池电堆的阴极出口和阴极入口，封闭燃料电池电堆的阳极出口和阳极入口；

7、②完全排空电堆腔体中留存的冷却液，加入足量导电液体后，封闭冷却入口及冷却出口；

8、③将脉冲修复仪的输出正极与电堆输出正极连接，将脉冲修复仪的输出负极与电堆输出负极连接。

9、可选的，所述燃料电池电堆的冷却入口及冷却出口密封连接有橡胶塞，所述脉冲修复仪的输出正极线与输出负极线设置于橡胶塞的内部。

10、可选的，所述脉冲修复仪输出的脉冲波形为连续可调的脉冲波或三角波；所述脉冲修复仪持续重复输出设定的波形，其波形频率调节范围在0.1hz到1khz之间；所述脉冲修复仪输出的脉冲幅度即脉冲波形的电压幅值，调节范围在0到+400v之间；所述脉冲修复仪输出的脉冲电流强度在0到50a之间。

11、可选的，还包括智能控制系统，所述脉冲修复仪的开关机程序、数据收集与反馈以及脉冲参数均通过所述智能控制系统实现。

12、可选的，所述脉冲修复仪的具体修复电堆过程为：

13、1).脉冲修复仪参数设定值计算：

14、a.获得电堆出厂时极化曲线和膜电极面积，极化曲线中y轴为平均单片电压，x轴为电堆电流；

15、b.将极化曲线x轴换算为电流密度a/cm2；

16、c.以电堆出厂状态50％额定功率点对应电流密度，作为脉冲修复最大电流保护值imax，脉冲修复过程中，不允许超过最大电流保护值imax；

17、d.设置脉冲修复仪输出波形为矩形波，周期2s，占空比50％；

18、e.设置脉冲修复仪输出电压u＝电堆出厂状态50％额定功率点对应平均电压*电堆片数；

19、2).修复过程

20、在占空比50％脉冲修复2分钟，然后调节至占空比75％进行脉冲修复15分钟，过程中要监测脉冲修复仪实时测量电流i，不能超过imax，如果超出，则通过降低修复仪输出电压u方式，继续完成脉冲修复过程。

21、综上所述，本发明包括以下至少一种有益效果：

22、本发明的高效快速的氢燃料电池电堆修复方法利用石墨烯分解液作为导电液体，通过对燃料电池电堆的mea进行电解及放电操作来消除一氧化碳、粉尘等造成的电堆性能下降；利用导电液填充电堆内，构筑良好的整体高导电环境，并采用脉冲修复mea中，实现无需拆堆的整堆修复，消除因co、粉尘等影响，恢复电堆性能，修复效果好，成本低。

技术特征：

1.一种高效快速的氢燃料电池电堆修复方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高效快速的氢燃料电池电堆修复方法，其特征在于：所述导电液包含：石墨烯分散液、银分散液。

3.根据权利要求1所述的一种高效快速的氢燃料电池电堆修复方法，其特征在于：所述的方法具体包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种高效快速的氢燃料电池电堆修复方法，其特征在于：所述燃料电池电堆的冷却入口及冷却出口密封连接有橡胶塞，所述脉冲修复仪的输出正极线与输出负极线设置于橡胶塞的内部。

5.根据权利要求1所述的一种高效快速的氢燃料电池电堆修复方法，其特征在于：所述脉冲修复仪输出的脉冲波形为连续可调的脉冲波或三角波；所述脉冲修复仪持续重复输出设定的波形，其波形频率调节范围在0.1hz到1khz之间；所述脉冲修复仪输出的脉冲幅度即脉冲波形的电压幅值，调节范围在0到+400v之间；所述脉冲修复仪输出的脉冲电流强度在0到50a之间。

6.根据权利要求1-5任一一项所述的一种高效快速的氢燃料电池电堆修复方法，其特征在于：还包括智能控制系统，所述脉冲修复仪的开关机程序、数据收集与反馈以及脉冲参数均通过所述智能控制系统实现。

7.根据权利要求6所述的一种高效快速的氢燃料电池电堆修复方法，其特征在于：所述脉冲修复仪的具体修复电堆过程为：

技术总结本发明公开了燃料电池技术领域的一种高效快速的氢燃料电池电堆修复方法，所述的方法包括以下步骤：1)使用导电液充盈到燃料电池电堆内；2)使用脉冲修复仪，通过对燃料电池电堆的MEA进行电解及放电操作来消除一氧化碳、粉尘等造成的电堆性能下降；利用导电液填充电堆内，构筑良好的整体高导电环境，并采用脉冲修复MEA中，实现无需拆堆的整堆修复，消除因CO、粉尘等影响，恢复电堆性能，修复效果好，成本低。技术研发人员：王文清,赵辛蒙,陈海涛,吴睿,王志强,张凯受保护的技术使用者：江苏新氢动力科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18