用于以液体燃料进料的燃料电池系统的燃料浓度控制方法

摘要

本发明涉及一种用于以液体为燃料的燃料电池系统的燃料浓度控制方法，同时利用温度和浓度传感器，通过控制电路输出的脉冲信号控制燃料补充控制部件的动作，从而控制系统中电堆阳极入口处的燃料进料浓度。在系统启动阶段和稳定运行阶段，控制电堆阳极入口处的燃料浓度设定值分别为CS1和CS2，且CS1＞CS2。该方法不仅实现了系统的高浓度燃料(纯燃料)进料，减小了系统的体积，缩短了系统的启动时间。此外，控制电路采用脉冲信号控制燃料补充控制部件周期性间歇式的动作，解决了浓度传感器响应信号滞后以及高浓度燃料在系统内稀释不均匀的问题。本发明所述方法具有易于实现、精确度高、性能可靠等优点。

主权项

一种用于以液体燃料进料的燃料电池系统的燃料浓度控制方法，所述燃料电池系统包括电堆(1)和燃料混合器(9)，在电堆(1)上设置有温度传感器(2)；其特征在于：一燃料混合器(9)进料口分别与燃料补充控制部件(10)的出料口和电堆阳极出口管路相连，燃料混合器(9)出料口通过燃料循环泵(7)与电堆阳极入口相连；在燃料循环泵(7)与电堆阳极入口相连的管路上设有燃料浓度传感器(6)，燃料补充控制部件(10)设置于高浓度燃料罐或纯燃料罐的出口管路上；燃料浓度传感器(6)和温度传感器(2)的输出信号接至控制电路(8)的输入端，控制电路(8)的输出端与燃料补充控制部件(10)电连接；利用温度传感器和浓度传感器，通过控制电路输出的脉冲信号控制高浓度燃料罐或纯燃料罐通向燃料混合器的燃料补充控制部件的动作，从而控制以液体燃料进料的燃料电池系统中电堆阳极入口处的燃料进料浓度；设定系统稳定运行时的电堆温度设定值TS，其中，在系统启动阶段，控制电堆阳极入口处的燃料浓度为设定值CS1，主动利用渗透的燃料在电堆阴极反应放出的热量，使电堆温度快速升高到系统稳定运行时的温度；在系统启动完成后，即电堆温度达到系统稳定运行时的设定值TS时，控制电堆阳极入口处的燃料浓度为设定值CS2；该方法的具体控制过程如下：实时检测电堆温度和燃料进料浓度，在系统启动阶段，当电堆温度T≤TS时，控制电路(8)将浓度控制在CS1，即当燃料浓度低于浓度设定值CS1时，由控制电路(8)输出脉冲式信号，高浓度燃料罐或纯燃料罐通向燃料混合器的燃料补充控制部件(10)在一个脉冲周期内先开启后关闭，高浓度燃料或纯燃料周期性间歇式的补充到燃料混合器(9)中；当燃料浓度高于浓度设定值CS1时，控制电路(8)停止输出信号，燃料补充控制部件(10)关闭，无高浓度燃料或纯燃料补充到燃料混合器(9)中；实时检测电堆温度和燃料进料浓度，在系统启动阶段完成后，当电堆温度T＞TS时，控制电路(8)将浓度控制在CS2，即当燃料浓度低于浓度设定值CS2时，由控制电路(8)输出脉冲式信号，由高浓度燃料罐或纯燃料罐通向燃料混合器(9)的燃料补充控制部件(10)在一个脉冲周期内先开启后关闭，高浓度燃料或纯燃料周期性间歇式的补充到燃料混合器(9)中；当燃料浓度高于浓度设定值CS2时，控制电路(8)停止输出信号，燃料补充控制部件(10)关闭，无高浓度燃料或纯燃料补充到燃料混合器(9)中；两个浓度设定值的关系是CS1＞CS2。