高温质子交换膜燃料电池入口制造技术

本发明专利技术涉及新能源技术领域，提供了一种高温质子交换膜燃料电池入口

【技术实现步骤摘要】
高温质子交换膜燃料电池入口CO的监测方法


[0001]本专利技术涉及新能源
，特别涉及一种高温质子交换膜燃料电池入口
CO
的监测方法
。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池
(PEMFC)
是一种能量转换效率高
、
功率密度大且无污染的电化学反应装置，能够直接连续地将燃料中的化学能转化为电能和热能
。
作为一种高效
、
无污染的新一代发电技术，其应用前景十分广阔
。PEMFC
中，
H2的纯度对质子交换膜燃料电池的使用寿命及性能影响十分严重，而
H2的主要来源是天然气
、
碳氢化合物和醇的蒸汽重整等方式，这些方法产生的
H2含有许多杂质，如一氧化碳
(CO)、
二氧化碳
(CO2)
和水
(H2O)
等
。
[0003]因此为了提高
PEMFC
的使用寿命，控制
H2的纯度是非常必要的，而监测
H2中所含杂质的含量就成为了必须研究的问题
。
[0004]目前高温质子交换膜燃料电池
(HT
‑
PEMFC)
中，关于杂质
CO
浓度监测的方法很少
。
几乎所有已有的方法都采用有限元数值模拟策略，但是由于有限元模型计算量大
、
燃料电池进气控制策略计算量大
、CO/>情况下排气吹扫排放控制策略计算量大等原因，很难真正应用于高温质子交换膜燃料电池系统的研发
。
[0005]因此，很有必要开发一种计算量小
、
可靠性好
、
结果精准度高
、
适于系统开发的高温质子交换膜燃料电池入口
CO
的监测方法
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种高温质子交换膜燃料电池入口
CO
的监测方法；该检测方法计算量小
、
可靠性好
、
结果精准度高
、
适于系统开发的高温质子交换膜燃料电池入口
CO
的监测方法
。
[0007]本专利技术提供了一种高温质子交换膜燃料电池入口
CO
的监测方法，包括以下步骤：
[0008]S1
：对高温质子交换膜燃料电池的极化曲线的直线部分的斜率拟合，得出高温质子交换膜燃料电池的阳极入口混合物中
H2的摩尔分数
、CO
的摩尔分数与所述斜率
k
的关系；
[0009]S2
：高温质子交换膜燃料电池工作电压与极化曲线关系拟合，得出高温质子交换膜燃料电池的工作电压
U
cell
与电流密度
j、CO
的摩尔分数和
H2的摩尔分数的关系，并得出所述斜率
k
与所述高温质子交换膜燃料电池的等效电阻
R
＝
的关系；
[0010]S3
：计算得出
CO
的摩尔分数与
H2的摩尔分数
、
工作电压
U
cell
与电流密度
j
的关系
。
[0011]可选地，步骤
S1
中，所述
H2的摩尔分数
、
所述
CO
的摩尔分数与所述斜率
k
的关系为：
[0012][0013]所述
q
和
p
为线性拟合的参数，所述为
H2的摩尔分数，所述
C
CO
为
CO
的摩尔分数
。
[0014]可选地，所述步骤
S2
中，所述斜率
k
与所述高温质子交换膜燃料电池的等效电阻
R
＝
的关系为：
[0015]R
＝
＝
‑
k。
[0016]可选地，其特征在于，
[0017]所述工作电压
U
cell
与所述电流密度
j、
所述
CO
的摩尔分数和所述
H2的摩尔分数的关系为：
[0018][0019]所述
q
和
p
为线性拟合的参数，所述
U0为极化曲线中
y
轴上偏振曲线线部的延伸线的截距
。
[0020]可选地，通过温度为参数拟合所述参数
q
；
[0021]所述
q
＝
‑
1.455
×
10
10
exp(
‑
T/17.431)
‑
0.438。
[0022]可选地，通过温度为参数拟合所述参数
p
；
[0023]所述
p
＝
6.481
×
107exp(
‑
T/20.366)+0.051。
[0024]可选地，步骤
S1
中，通过多组温度条件以及多组
CO
的摩尔分数对应的多个所述极化曲线拟合所述直线部分的斜率
。
[0025]上述检测方法，根据高温质子交换膜燃料电池工作特性，拟合出燃料电池电流密度
、
工作电压和氢气中
CO
的摩尔分数关系的经验公式，得到快速计算
CO
的摩尔分数的方法
。
[0026]此方法具有低经济成本，低时间成本的特点
。
通过测量高温质子交换膜燃料电池工作电压和电流密度即可快速计算不同工作温度下燃料电池入口
CO
的摩尔分数；大大降低了模型的计算负荷，并且在一些计算能力严格受限的检测或监控情况下
(
即使用单片机
)
较为有用
。
附图说明
[0027]图1为四组工作温度下高温质子交换膜燃料电池极化曲线直线部分的斜率随
CO
的摩尔分数变化的关系图；
[0028]图2为四组工作温度下，高温质子交换膜燃料电池极化曲线的线性部分的斜率与入口
H2的摩尔分数和
CO
的摩尔分数的比值的对数之间的曲线拟合关系图；
[0029]图3为偏振曲线的线性拟合参数
q
和
p
的拟合结果图
。
具体实施方式
[0030]以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的高温质子交换膜燃料电池入口
CO
的监测方法作进一步详细说明
。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高温质子交换膜燃料电池入口
CO
的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1
：对高温质子交换膜燃料电池的极化曲线的直线部分的斜率拟合，得出高温质子交换膜燃料电池的阳极入口混合物中
H2的摩尔分数
、CO
的摩尔分数与所述斜率
k
的关系；
S2
：高温质子交换膜燃料电池工作电压与极化曲线关系拟合，得出高温质子交换膜燃料电池的工作电压
U
cell
与电流密度
j、CO
的摩尔分数和
H2的摩尔分数的关系，并得出所述斜率
k
与所述高温质子交换膜燃料电池的等效电阻
R
＝
的关系；
S3
：计算得出
CO
的摩尔分数与
H2的摩尔分数
、
工作电压
U
cell
与电流密度
j
的关系
。2.
如权利要求1所述的高温质子交换膜燃料电池入口
CO
的监测方法，其特征在于，步骤
S1
中，所述
H2的摩尔分数
、
所述
CO
的摩尔分数与所述斜率
k
的关系为：所述
q
和
p
为线性拟合的参数，所述为
H2的摩尔分数，所述
C
CO
为
CO
的摩尔分数
。3.
如权利要求2所述的高温质子交换膜燃料电池入口
CO
的监测方法，其特征在于，所述步骤
S2
中，所述斜率
k
与所述高温质子交换膜燃料电池的等效电阻
...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷钢，张荣，杨可俊，张财志，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：