可檢知、控制燃料電池性能劣化的新手法

 

刊登日期:2022/3/11
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日本筑波大學發表與小山工業高等專門學校共同開發了一項可以更有效率地防止因水滯留或缺水而導致燃料電池性能下降的新手法。燃料電池是一項只排放水的潔淨發電技術,但也會因為生成水滯留於電池內部的「積水(Flooding)」或高分子膜的「乾化(Dry out)」,造成電池性能劣化。由於極短時間內發生的問題不會對燃料電池造成影響,因此目前多採用安裝大量設備、感測器或透過機器學習等方法以儘速檢測問題,然而這些方法也成為提高燃料電池系統成本的一項要因。

此次開發的新手法則是將一定電流運轉之燃料電池的電流分布不應用做為絕對值,而是假定運轉初期狀態是健康狀態,且利用相對差進行計算,進而成功地減少的感測器的量測數量與量測時間。

具體而言是對運轉初期的磁通密度(Magnetic Flux Density)進行量測且保留在系統中,並從低於做為控制基準的電池電壓(控制電壓)時所測量的磁通密度與保留在系統內的初期狀態磁通密度,進一步預測電流分布的差異。當判斷發生了「積水」或「乾化」的狀況,即重複執行迴避控制,直到回復至控制電壓。若判斷為非此類問題的話,則會停止燃料電池的運作。利用此項技術的話,即使只有2處磁性感測器的量測點仍可維持正常控制,並可將過去需要數分鐘以上的計算時間縮短至1分鐘以內。此外,亦已透過實驗證實燃料電池系統可以連續運作。

 


資料來源: https://www.tsukuba.ac.jp/journal/pdf/p20220207140000.pdf
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