[实用新型]一种基于液态有机储氢的燃料电池冷启动系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种燃料电池冷启动系统，尤其是涉及一种基于液态有机储氢的燃料电池冷启动系统。

背景技术

燃料电池是一种电化学反应装置，直接将化学能转换为电能。根据电解质的不同，可以分为质子交换膜燃料电池，碱性燃料电池，磷酸型燃料电池，熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池。质子交换膜燃料电池工作温度低，电流密度大，响应速度快，性能稳定。而且反应生成物只有水，不存在腐蚀性。因此，质子交换膜燃料电池在车辆交通和备用电源等领域具有广阔的市场前景。

但是当燃料电池电堆处于零度以下的环境中时，由于启动阶段电堆温度较低，燃料电池反应产生的水无法正常排出电堆，甚至结冰，导致电堆内部催化层被局部或者全部覆盖，其化学反应终止，从而使得电堆无法正常启动。此外，更严重时会导致质子交换膜破损，损坏电堆。因此，需要采用合理的冷启动方法来实现电堆在低温条件下的冷启动。

CN 304011605 U所申请的一种燃料电池冷启动加热装置通过电加热器对电堆阴极端、阳极端和电堆主体进行加热。CN 103825037A所申请的一种燃料电池冷启动快速加热系统及方法，通过对阳极的氢气进行加热进而实现冷启动。CN 203218389 U所申请的一种质子交换膜燃料电池冷启动装置，通过在电堆碳板中间开槽并嵌入加热元件，通过加热碳板的方法提高电堆温度，进而实现电堆冷启动。CN105390715A所申请的一种低温冷启动燃料电池系统及利用方法，通过对阴极进气和阳极进气加热的方法实现电堆冷启动。以上相关的专利，均是基于高压储氢方式的燃料电池系统，实现电堆快速升温，进而低温启动电堆。但是针对基于常温常压有机储氢的燃料电池系统，目前还没有相关的冷启动系统及方法。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于液态有机储氢的燃料电池冷启动系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于液态有机储氢的燃料电池冷启动系统，包括电堆以及用于液态有机储氢进行脱氢反应的反应釜，该系统还包括换热器、水冷单元和控制单元，所述的换热器设置在反应釜的氢气输出端和电堆之间，所述的水冷单元连接换热器，所述的水冷单元为流量调节式水冷单元，所述的控制单元连接电堆和水冷单元。

所述的控制单元包括温度传感器和控制器，所述的温度传感器设置在电堆阳极出口处，所述的控制器连接温度传感器和水冷单元。

所述的水冷单元包括冷却水供应箱、冷却水回收箱和电磁阀，所述的冷却水供应箱通过主冷却管路连通换热器输入端，换热器输出端连接冷却水回收箱，所述的主冷却管路还连接有冷却水旁路管路，所述的冷却水旁路管路末端连通至冷却水回收箱，所述的电磁阀设置在冷却水旁路管路中，所述的电磁阀连接控制单元。

所述的水冷单元包括冷却水供应箱、冷却水回收箱和电动比例阀，所述的冷却水供应箱通过主冷却管路连通换热器输入端，换热器输出端连接冷却水回收箱，所述的电动比例阀设置在主冷却管路中，所述的电动比例阀连接控制器。

所述的反应釜和换热器之间设有用于对氢气进行过滤和降温的过滤降温器。

所述的换热器和电堆之间设有用于对氢气进行二次过滤的过滤器。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

(1)本实用新型设置换热器，同时设置可以调节进入换热器中水的流量的水冷单元，在电堆冷启动时，通过减少进入换热器中的水量，从而提高进入电堆中氢气的温度，从而实现冷启动，属于废热利用，无需额外耗能，节约能耗；

(2)本实用新型结构简单，方便使用；

(3)本实用新型通过设置控制单元实时测量点堆温度进而控制水冷单元工作，实现闭环控制，精度高，稳定性好，可以有效快速地在低温环境中启动电堆；

附图说明

图1为实施例1基于液态有机储氢的燃料电池冷启动系统的结构示意图；

图2为实施例2基于液态有机储氢的燃料电池冷启动系统的结构示意图。

图中，1为反应釜，2为前处理装置，3为换热器，4为氢气管路，5为后处理装置，6为电堆，7为温度传感器，8为控制器，9为主冷却管路，10为冷却水旁路管路，11为电磁阀，12为电动比例阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例1