用于控制燃料电池系统的阴极中的氧浓度的系统和方法技术方案

呈现用于控制燃料电池系统的阴极中的氧浓度的系统和方法。根据某些实施例的燃料电池系统可以包括阴极间，所述阴极间具有联接到其的压缩机。压缩机可以被配置成通过压缩机输入端接收输入阴极气体并且通过压缩机输出端将输入阴极气体供应到阴极间。燃料电池系统可以进一步包括联接到阴极间的阴极气体再循环阀，所述阴极气体再循环阀被配置成接收阴极排气输出并且将阴极排气输出的至少一部分选择性地提供到压缩机输入端。根据本文披露的某些实施例，压缩机可以被进一步配置成将阴极排气输出的至少一部分通过压缩机输出端供应到阴极间。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及用于管理燃料电池系统的系统和方法。更具体来说，但是非排他地，本公开涉及用于控制燃料电池系统的阴极子系统中的氧浓度的系统和方法。
技术介绍
客用车辆可以包括燃料电池(“FC”)系统来为车辆的电气和传动系系统的某些特征供电。例如，FC系统可以用于车辆中以便直接(例如，使用电动驱动电机等)和/或通过中间电池系统为车辆的电动传动系部件供电。氢是可用于FC系统中的一种可能燃料。氢是可以在FC中使用以有效产生电力的清洁燃料。氢FC系统是可以在阳极与阴极之间包括电解液的电化学设备。阳极接收氢气并且阴极接收氧气或空气。氢气游离在阳极中从而产生自由的氢质子和电子。氢质子可以被选择性地引导穿过电解液。来自阳极的电子不能通过电解液，且因此在发送到阴极之前被引导通过负载以执行工作。氢质子与阴极中的氧和电子反应从而产生水。质子交换膜燃料电池(“PEMFC”)可以用于FC供电的车辆中。PEMFC通常包括固体聚合物电解液质子传导膜，诸如全氟磺酸膜。PEMFC中包括的阳极和阴极可以包括支撑在碳颗粒上并且与离聚物混合的细分的催化颗粒(例如，铂颗粒)。可以将催化混合物沉积在膜的相反侧面上。从阴极移除阴离子污染物的能力是随着时间实现持续的PEMFC系统性能方面的一个考虑。为了改进用于阴极阴离子污染物移除的条件，常规的PEMFC系统可以包括低阴极化学计量，由此迫使PEMFC系统的电压在适度负载下较低。然而，这些方法可以导致较低的稳定性和横跨PEMFC系统中的活性催化剂区域的较差电流分布。
技术实现思路
本文呈现的系统和方法可以用于改进用于PEMFC系统的阴极中的阴离子污染物移除的条件。在一些实施例中，PEMFC系统可以包括阳极室和阴极室。如本文所使用，PEMFC系统可以包括单个电池，或者替代地，可以包括以堆叠配置布置的多个电池。阴极室可以联接到与PEMFC系统的阴极回路相关联的阴极输入线路。阳极室可以联接到与PEMFC系统的阳极回路相关联的阳极输入线路。在某些实施例中，在PEMFC系统的阴极回路中可以包括排气再循环(“EGR”)阀以便将阴极排气再循环到阴极回路中的压缩机的入口。在一些实施例中，控制阴极排气的再循环可以控制阴极中的氧浓度。在高电力条件下阴极中的较低氧浓度可能导致增加的大量氧输送阻力，从而导致PEMFC系统中的较低极限电流。在某些实施例中，这可能在适度负载和热产生条件下导致较低的PEMFC系统电压。在一些实施例中，这些条件可以允许改进用于PEMFC系统的阴极中的阴离子污染物移除的条件。在低负载下再循环阴极排气可以进一步将堆电压降低到某些阈值水平，同时减少将负载吸引至电池(例如，通过电压抑制操作)或者促使大电压循环(例如，通过待机操作等)的需要。根据某些实施例的燃料电池系统可以包括阴极室，该阴极室具有联接到其的压缩机。压缩机可以被特别配置成通过压缩机输入端接收输入阴极气体(例如，周围空气、氧气等)并且通过压缩机输出端将输入阴极气体供应到阴极室。燃料电池系统可以进一步包括联接到阴极室的阴极气体再循环阀，所述阴极气体再循环阀被配置成接收阴极排气输出并且将阴极排气输出的至少一部分选择性地提供到压缩机输入端。根据本文披露的某些实施例，压缩机可以被进一步配置成将阴极排气输出的至少一部分通过压缩机输出端供应到阴极室。在一些实施例中，排气再循环阀的操作可以由控制系统控制。控制系统可以特别被配置成通过选择性地致动排气再循环阀来控制该阀的操作。例如，控制系统可以基于与燃料电池系统相关的反馈信息(诸如燃料电池系统的输出电压和/或阴极室中的氧浓度)来选择性地致动该阀。在某些实施例中，控制系统可以进一步被配置成接收与燃料电池系统的输出电压相关的测量信息，并且基于超出至少一个阈值的测量信息来实施与阴极室中的特定氧浓度阈值水平相关的燃料电池系统的至少一个操作(例如，阴极阴离子污染物移除等)。在其他实施例中，一种用于管理燃料电池系统的阴极室中的氧浓度的方法可以包括在压缩机输入端处接收输入阴极气体。可以将输入阴极气体从压缩机输出端供应到阴极室。可以在排气再循环阀处接收阴极气体输出。可以将阴极气体输出的至少一部分选择性地从排气再循环阀提供到压缩机输入端。此外，可以将阴极排气输出的至少一部分从压缩机输出端供应到阴极室。在某些实施例中，可以使用燃料电池控制系统来控制排气再循环阀的操作。例如，控制系统可以选择性地致动排气再循环阀。在某些实施例中，选择性地致动排气再循环阀可以包括基于与燃料电池系统相关的反馈信息来选择性地致动排气再循环阀。反馈信息可以特别包括燃料电池系统的输出电压和/或阴极室中的氧浓度。方法可以进一步包括接收与燃料电池系统的输出电压相关的测量信息，并且基于超出至少一个阈值的测量信息来实施与阴极室中的特定氧浓度阈值水平相关的燃料电池系统的至少一个操作(例如，阴极阴离子污染物移除)。在一些实施例中，上述方法可以由与PEMFC系统相关的控制电子器件来执行和/或使用存储相关的可执行指令的永久计算机可读介质来实施。本专利技术包括以下方案: 1.一种燃料电池系统，包括: 阴极室； 联接到所述阴极室的压缩机，所述压缩机被配置成通过压缩机输入端接收输入阴极气体并且通过压缩机输出端将所述输入阴极气体供应到所述阴极室；以及 联接到所述阴极室的排气再循环阀，所述排气再循环阀被配置成接收阴极排气输出并且将所述阴极排气输出的至少一部分选择性地提供到所述压缩机输入端， 其中所述压缩机被进一步配置成通过所述压缩机输出端将所述阴极排气输出的至少一部分供应到所述阴极室。2.如方案1所述的系统，其中所述输入阴极气体包括周围空气。3.如方案1所述的系统，其中所述输入阴极气体包括氧气。4.如方案1所述的系统，其中所述燃料电池系统进一步包括配置成控制所述排气再循环阀的操作的控制系统。5.如方案4所述的系统，其中所述控制系统被配置成通过选择性地致动所述排气再循环阀来控制所述排气再循环阀的操作。6.如方案5所述的系统，其中所述控制系统被配置成基于与所述燃料电池系统相关的反馈信息来选择性地致动所述排气再循环阀。7.如方案6所述的系统，其中所述反馈信息包括所述燃料电池系统的输出电压。8.如方案7所述的系统，其中所述反馈信息包括所述阴极室中的氧浓度。9.如方案4所述的系统，其中所述控制系统被进一步配置成接收与所述燃料电池系统的输出电压相关的测量信息，并且基于超出至少一个阈值的测量信息来实施与所述阴极室中的特定氧浓度阈值水平相关的所述燃料电池系统的至少一个操作。10.如方案9所述的系统，其中所述至少一个操作包括阴极阴离子污染物移除操作。11.一种用于管理燃料电池系统的阴极室中的氧浓度的方法，所述方法包括: 在压缩机输入端处接收输入阴极气体； 将所述输入阴极气体从压缩机输出端供应到所述阴极室； 在排气再循环阀处接收阴极气体输出； 将所述阴极气体输出的至少一部分从所述排气再循环阀选择性地提供到所述压缩机输入端；以及 将所述阴极排气输出的至少一部分从所述压缩机输出端供应到所述阴极室。12.如方案11所述的方法，其进一步包括使用燃料电池控制系统来控制所述排气再循环阀的操作。13.如方案12所述的方法，其中控制所述排气再循环阀的操作包括选择性地致动所述排气再循环阀。14.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池系统，包括：阴极室；联接到所述阴极室的压缩机，所述压缩机被配置成通过压缩机输入端接收输入阴极气体并且通过压缩机输出端将所述输入阴极气体供应到所述阴极室；以及联接到所述阴极室的排气再循环阀，所述排气再循环阀被配置成接收阴极排气输出并且将所述阴极排气输出的至少一部分选择性地提供到所述压缩机输入端，其中所述压缩机被进一步配置成通过所述压缩机输出端将所述阴极排气输出的至少一部分供应到所述阴极室。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：AJ马斯林，SE加西亚，B拉克什马南，MP亚当斯，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US