[发明专利]阶段载入系统组件的燃料电池系统及其方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种燃料电池系统的设计，特别是指一种阶段载入系统组 件的燃料电池系统及其方法。

背景技术

燃料电池(Fuel Cell)系统是一种借着电化学反应，直接利用含氢燃料和空 气产生电力的系统。由于燃料电池组具有低污染、高效率、高能量密度等优 点，故成为近年来各国研发和推广的对象。

燃料电池系统中的燃料电池组在反应时，其性能与各项操作条件，例如： 温度、湿度、氢气流量、空气流量...等皆息息相关。以温度条件而言，必需 使燃料电池组维持在适合的工作温度下才能使其保持在较佳的运作效能。

可见燃料电池组的工作温度对其性能有着十分显著的影响。温度过低时， 燃料电池组的性能会恶化；温度升高时，虽然有利于提高燃料电池组的运作 性能，但是若温度过高也会使燃料电池组的性能变差。因此，保持燃料电池 组内部的热平衡，使其在一定的温度范围内工作是极其重要的。

在现有的技术之下，为了使燃料电池组维持在合适的工作温度下，一般 会利用气冷式或液冷式的方式。液冷式燃料电池系统的冷却方式一般是利用 冷却循环管路来进行，通过将一冷却液导入燃料电池组中以吸收燃料电池工 作时所产生的热量，并将冷却液经由冷却循环管路循环至散热降温用的系统 组件进行散热降温，再让低温的冷却液流回至燃料电池组中，使冷却液不停 地循环以降低燃料电池组的工作温度。

发明内容

本发明所欲解决的技术问题：

然而，燃料电池组虽然在工作时温度会逐渐升高，但在燃料电池系统启 动时，初期燃料电池组温度仍低，需要一段时间暖机后，温度才会升高至合 适的工作温度。但燃料电池系统在一开始启动运作时，冷却液即已循环于冷 却循环管路中，透过系统组件发挥散热降温的功效。在此种情况下，使燃料 电池组温度上升的速度受到了影响，而缓慢地升温至适合的工作温度，增加 了燃料电池系统暖机所需花费的时间。

缘此，本发明的一目的在于提供一种阶段载入系统组件的燃料电池系统 及其方法，使燃料电池系统能快速升温到达适合的工作温度，缩短暖机时所 需花费的时间。

本发明的另一目的即是提供一种阶段载入系统组件的方法，使燃料电池 系统在运作时可不予以载入部分的系统组件，直至需要时才将系统组件分阶 段地载入运作。

本发明的另一目的即是提供一种阶段载入系统组件的方法，使燃料电池 系统在运作时可分多阶方式载入系统组件，增加了应用上多重的选择性。

本发明解决问题的技术手段：

本发明所采用的技术手段包括有一燃料电池组、一连接在燃料电池组空气 入口的空气供应源、一连接在燃料电池组氢气入口的氢气供应源、至少一连接 于燃料电池组冷却液出口与入口之间的冷却循环管路，以及至少一设置于该管 路中的系统组件；而冷却循环管路中包括有一路径切换单元，此单元具有一连 通于燃料电池组冷却液出口的共同端、一经由一旁通管路而连通于燃料电池组 冷却液入口的第二路径端及一连通于冷却循环管路的第一路径端。

在启动燃料电池系统，并使燃料电池组的冷却液循环于冷却循环管路后， 通过将感测所得的冷却液温度值与一预设温度值进行比较，以当冷却液的温 度值未达预设温度值时，可将路径切换单元的共同端与第二路径端形成通路， 使冷却液流经第二路径端与旁通管路而循环回至燃料电池组的冷却液入口； 直至冷却液的温度值超过预设温度值时，将路径切换单元的共同端与第一路 径端形成通路，使至少一部份的冷却液流经第一路径端、冷却循环管路与系 统组件，而循环回至燃料电池组的冷却液入口。

本发明对照现有技术的功效：

经由本发明所采用的技术手段，可调节燃料电池系统中冷却液的循环路 径，使冷却液可选择性地不进行循环或绕过系统组件而直接循环回至燃料电 池组中，直至需要时才将系统组件载入运作，使冷却液流经系统组件进行散 热降温。此应用在燃料电池系统启动时的初期，可使燃料电池组快速升温到 达适合的工作温度，缩短暖机时所需花费的时间。

再者，阶段载入系统组件的方法分成多阶，更可让控制单元使冷却液依 比例分配至不同管路中，或是利用设置旁通管路以及辅助路径切换单元增加 可选择的路径，以适应更多不同情况下的需求，使得在控制及应用上的弹性 极大。

附图说明

图1是本发明第一实施例的系统架构图；

图2是本发明第一实施例的控制流程图之一；