專利名稱：一種利用燃料電池測試系統(tǒng)支持家用電器工作的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池，尤其涉及一種利用燃料電池測試系統(tǒng)支持家用電器 工作的方法。
背景技術(shù)：
電化學(xué)燃料電池是一種能夠?qū)淙剂霞把趸瘎┺D(zhuǎn)化成電能及反應(yīng)產(chǎn)物的
裝置。該裝置的內(nèi)部核心部件是膜電極(Membrane Electrode Assembly,簡稱 MEA)，膜電極(MEA)由一張質(zhì)子交換膜、膜兩面夾兩張多孔性的可導(dǎo)電的 材料，如碳紙組成。在膜與碳紙的兩邊界面上含有均勻細(xì)小分散的引發(fā)電化學(xué) 反應(yīng)的催化劑，如金屬鉑催化劑。膜電極兩邊可用導(dǎo)電物體將發(fā)生電化學(xué)反應(yīng) 過程中生成的電子，通過外電路引出，構(gòu)成電流回路。
在膜電極的陽極端，燃料可以通過滲透穿過多孔性擴(kuò)散材料(碳紙)，并 在催化劑表面上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，失去電子，形成正離子，正離子可通過遷移 穿過質(zhì)子交換膜，到達(dá)膜電極的另一端陰極端。在膜電極的陰極端，含有氧化 劑(如氧氣)的氣體，如空氣，通過滲透穿過多孔性擴(kuò)散材料(碳紙)，并在 催化劑表面上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)得到電子，形成負(fù)離子。在陰極端形成的陰離子 與陽極端遷移過來的正離子發(fā)生反應(yīng)，形成反應(yīng)產(chǎn)物。
在采用氫氣為燃料，含有氧氣的空氣為氧化劑(或純氧為氧化劑)的質(zhì)子 交換膜燃料電池中，燃料氫氣在陽極區(qū)的催化電化學(xué)反應(yīng)就產(chǎn)生了氫正離子 (或叫質(zhì)子)。質(zhì)子交換膜幫助氫正離子從陽極區(qū)遷移到陰極區(qū)。除此之外， 質(zhì)子交換膜將含氫氣燃料的氣流與含氧的氣流分隔開來，使它們不會相互混合 而產(chǎn)生爆發(fā)式反應(yīng)。
在陰極區(qū)，氧氣在催化劑表面上得到電子，形成負(fù)離子，并與陽極區(qū)遷移 過來的氫正離子反應(yīng)，生成反應(yīng)產(chǎn)物水。在采用氫氣、空氣(氧氣)的質(zhì)子交 換膜燃料電池中，陽極反應(yīng)與陰極反應(yīng)可以用以下方程式表達(dá)-
陽極反應(yīng)H2 — 2H+ + 2e 陰極反應(yīng)l/202 + 2H+ + 2e—H20
在典型的質(zhì)子交換膜燃料電池中，膜電極(MEA) —般均放在兩塊導(dǎo)電的 極板中間，毎塊導(dǎo)流電極板與膜電極接觸的表面通過壓鑄、沖壓或機(jī)械銑刻， 形成至少一條以上的導(dǎo)流槽。這些導(dǎo)流電極板可以是金屬材料的極板，也可以 是石墨材料的極板。這些導(dǎo)流電極板上的導(dǎo)流孔道與導(dǎo)流槽分別將燃料和氧化 劑導(dǎo)入膜電極兩邊的陽極區(qū)與陰極區(qū)。在一個(gè)質(zhì)子交換膜燃料電池單電池的構(gòu) 造中，只存在一個(gè)膜電極，膜電極兩邊分別是陽極燃料的導(dǎo)流極板與陰極氧化 劑的導(dǎo)流極板。這些導(dǎo)流極板既作為電流集流母板，也作為膜電極兩邊的機(jī)械 支撐，導(dǎo)流極板上的導(dǎo)流槽又作為燃料與氧化劑進(jìn)入陽極、陰極表面的通道， 并作為帶走燃料電池運(yùn)行過程中生成的水的通道。
為了增大整個(gè)質(zhì)子交換膜燃料電池的總功率，兩個(gè)或兩個(gè)以上的單電池通 ?？赏ㄟ^直疊的方式串聯(lián)成電池組或通過平鋪的方式聯(lián)成電池組。在直疊、串 聯(lián)式的電池組中， 一塊極板的兩面都可以有導(dǎo)流槽，其中一面可以作為一個(gè)膜 電極的陽極導(dǎo)流面，而另一面又可作為另一個(gè)相鄰膜電極的陰極導(dǎo)流面，這種 極板叫做雙極板。 一連串的單電池通過一定方式連在一起而組成一個(gè)電池組。 電池組通常通過前端板、后端板及拉桿緊固在一起成為一體。
一個(gè)典型電池組通常包括(1)燃料及氧化劑氣體的導(dǎo)流進(jìn)口和導(dǎo)流通
道，將燃料(如氫氣、甲醇或由甲醇、天然氣、汽油經(jīng)重整后得到的富氫氣體)
和氧化劑(主要是氧氣或空氣)均勻地分布到各個(gè)陽極、陰極面的導(dǎo)流槽中；
(2)冷卻流體(如水)的進(jìn)出口與導(dǎo)流通道，將冷卻流體均勻分布到各個(gè)電 池組內(nèi)冷卻通道中，將燃料電池內(nèi)氫、氧電化學(xué)放熱反應(yīng)生成的熱吸收并帶出
電池組后進(jìn)行散熱；(3)燃料與氧化劑氣體的出口與相應(yīng)的導(dǎo)流通道，燃料
氣體與氧化劑氣體在排出時(shí)，可攜帶出燃料電池中生成的液、汽態(tài)的水。通常， 將所有燃料、氧化劑、冷卻流體的進(jìn)出口都開在燃料電池組的一個(gè)端板上或兩 個(gè)端板上。
質(zhì)子交換膜燃料電池可用作一切車、船等運(yùn)載工具的動(dòng)力系統(tǒng)，又可作手 提式、移動(dòng)式、固定式的發(fā)電裝置。質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電系統(tǒng)必須包括燃 料電池堆、燃料氫氣供應(yīng)、空氣供應(yīng)、冷卻散熱、自動(dòng)控制及電能輸出等各個(gè)部分。質(zhì)子交換膜燃料電池運(yùn)行的穩(wěn)定與可靠性對作為車、船動(dòng)力系統(tǒng)或可移 式發(fā)電裝置的應(yīng)用是非常重要的。其中提高燃料電池堆的運(yùn)行穩(wěn)定與可靠性是 關(guān)鍵。
質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)在組裝之前，需對生產(chǎn)的電極進(jìn)行測試、活化、 篩選，正常電極組裝成發(fā)動(dòng)機(jī)。目前在測試活化電極過程中所發(fā)的電， 一般以 燈泡或水箱作為負(fù)載，而這部分能量并沒有很好的利用起來，造成了很大的浪 費(fèi)，特別是在夏天，測試中燈泡或水箱發(fā)熱使車間的溫度升高，工作環(huán)境惡劣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種可充分 利用資源、改善工作環(huán)境的利用燃料電池測試系統(tǒng)支持家用電器工作的方法。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn) 一種利用燃料電池測試系統(tǒng) 支持家用電器工作的方法，其特征在于，該方法通過燃料電池電極測試站，釆 用測試活化電極過程中產(chǎn)生的電力來驅(qū)動(dòng)家用電器工作。
所述的燃料電池電極測試站，每個(gè)測試站包括30 300張電極，每張電極 的有效面積為100 500cm2，有效面積的輸出電流密度為100mA/ cm2 1000mA/cm2,電流為50A 500A。
所述的電極測試站測試活化電極過程中產(chǎn)生的電壓為20V 450V的直流 電，該直流電直接或逆變成交流電驅(qū)動(dòng)家用電器工作。
所述的電極測試站活化電極分成多種電流密度進(jìn)行活化，根據(jù)電流密度的 不同驅(qū)動(dòng)不同多臺家用電器。
所述的家用電器，根據(jù)其額定功率進(jìn)行并聯(lián)，再與測試電站連接。
所述的家用電器與測試電站之間設(shè)有一個(gè)可進(jìn)行交流逆變的直流一交流 變換裝置，該裝置可以將20V 450V之間的直流電經(jīng)過變換逆變成220V或 380V的交流電。
所述的家用電器包括電動(dòng)空調(diào)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)是以電動(dòng)空調(diào)等作為負(fù)載，采用燃料電 池電極測試活化過程中產(chǎn)生的電驅(qū)動(dòng)空調(diào)工作，根據(jù)天氣變換致冷、致熱，調(diào) 節(jié)車間溫度，形成比較舒適的工作環(huán)境，使現(xiàn)有資源得到了更加充分的利用，
產(chǎn)生了良好的效益。


圖1為本發(fā)明的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
單個(gè)燃料電池測試站，包括30 300張電極，每張電極的有效面積為100 500cm2，有效面積的輸出電流密度為100mA/cm2 1000mA/cm2，電流為50A 500A，以500W 1000W電動(dòng)空調(diào)作為負(fù)載，進(jìn)行電極的測試活化，電極活化 分成多種電流密度進(jìn)行，開始進(jìn)行200mA活化，帶動(dòng)1 2臺空調(diào)，活化2h; 再進(jìn)行400mA活化，帶動(dòng)3 4臺空調(diào)，活化2h;接著進(jìn)行800mA活化，帶 動(dòng)5 6臺空調(diào)，活化2h;然后進(jìn)行1000mA活化，帶動(dòng)7 8臺空調(diào)，活化 2h，使空調(diào)夏天致冷，冬天致熱，極大的改善了車間的工作環(huán)境。
實(shí)施例
如圖1所示，燃料電池測試站l， 一次活化100張電極，每張電極的有效 面積為280cm2，有效面積的輸出電流密度為100mA/cm2 1000mA/cm2，電流 為50A 500A，輸出電流與一直流—交流變換器2連接，經(jīng)變換后為220V交 流電，驅(qū)動(dòng)1500W電動(dòng)空調(diào)3工作，進(jìn)行電極的測試活化的同時(shí)，調(diào)節(jié)了室溫， 改善了工作環(huán)境。
權(quán)利要求
1.一種利用燃料電池測試系統(tǒng)支持家用電器工作的方法，其特征在于，該方法通過燃料電池電極測試站，采用測試活化電極過程中產(chǎn)生的電力來驅(qū)動(dòng)家用電器工作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用燃料電池測試系統(tǒng)支持家用電器工作 的方法，其特征在于，所述的燃料電池電極測試站，每個(gè)測試站包括30 300 張電極，每張電極的有效面積為100 500cm2，有效面積的輸出電流密度為 100mA/ cm2 1000mA/ cm2，電流為50A 500A。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用燃料電池測試系統(tǒng)支持家用電器工作 的方法，其特征在于，所述的電極測試站測試活化電極過程中產(chǎn)生的電壓為 20V 450V的直流電，該直流電直接或逆變成交流電驅(qū)動(dòng)家用電器工作。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用燃料電池測試系統(tǒng)支持家用電器工作 的方法，其特征在于，所述的電極測試站活化電極分成多種電流密度進(jìn)行活化， 根據(jù)電流密度的不同驅(qū)動(dòng)不同多臺家用電器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用燃料電池測試系統(tǒng)支持家用電器工作 的方法，其特征在于，所述的家用電器，根據(jù)其額定功率進(jìn)行并聯(lián)，再與測試 電站連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種利用燃料電池測試系統(tǒng)支持家用電器 工作的方法，其特征在于，所述的家用電器與測試電站之間設(shè)有一個(gè)可進(jìn)行交 流逆變的直流一交流變換裝置，該裝置可以將20V 450V之間的直流電經(jīng)過變 換逆變成220V或380V的交流電。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種利用燃料電池測試系統(tǒng)支持家用電器工作 的方法，其特征在于，所述的家用電器包括電動(dòng)空調(diào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用燃料電池測試系統(tǒng)支持家用電器工作的方法，該方法通過燃料電池電極測試站，采用測試活化電極過程中產(chǎn)生的電力來驅(qū)動(dòng)家用電器工作。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明改善了車間的工作環(huán)境，使現(xiàn)有資源得到了更加充分的利用，產(chǎn)生了良好的效益。
文檔編號G01R31/36GK101098011SQ20061002821
公開日2008年1月2日 申請日期2006年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月27日
發(fā)明者付明竹, 王立明, 胡里清 申請人:上海神力科技有限公司