[发明专利]一种燃料电池用低温启动运行组件

说明书

本发明提供一种燃料电池用低温启动运行组件，属于燃料电池堆低温启动技术领域。本发明的一种燃料电池用低温启动运行组件，包括用于输送氧气和冷却剂的空冷输送装置，用于加热燃料电池堆使其达到反应温度的加热部，用于收集燃料电池堆反应所产生热量并将该热量输送至氧化输送装置的收集装置，以及利用燃料电池堆反应产生的热量加热氢气输送部输送的氢气的氢气升温装置。本发明作为氧化剂的氧气和冷却剂共用一个通道，可对燃料电池堆工作时产生的热进行收集。在收集装置、氢气升温装置的作用下实现整个装置的热量循环，避免了对氧化剂增湿引起的结冰现象。在反应开始时避免了对冷却剂做防冻处理，加快燃料电池的启动速度。

技术领域

本发明涉及燃料电池堆低温启动技术领域，具体涉及一种燃料电池用低温启动运行组件。

背景技术

燃料电池是一种直接把化学能转化为电能的装置。质子交换膜燃料电池（PEMFC）主要以氢气作为燃料，空气作为氧化剂。具有高效率、无污染、低噪声、补充能量快、工作温度较低等优点。

在燃料电池技术推广过程中，燃料电池碰到了低温应用（本文所指的低温为0℃以下）的挑战，在低温环境下燃料电池，燃料电池工作时产生的水会结冰，从而破坏CCM，在低温条件下CCM存在性能下降和失效的行为，众所周知解决这个问题需要从材料层级进行优化，但材料层的改进优化周期长、技术难度大、进展缓慢等问题，不能快速有效的解决。

现有技术中一般采取了辅助加热的方法，如辅助电源加热、冷却介质加热、燃料加热、热气体吹扫等方法，但这种辅助方法会对辅助系统提出极高的要求，增加系统体积、重量、功耗、成本、控制系统复杂等不利因素。在较低的环境下，要持续为反应气体加热才能维持系统的正常反应，热源不能循环利用。

发明内容

为解决现有技术中辅助加热机构结构复杂，且热源不能循环利用的技术问题本发明提出一种燃料电池用低温启动运行组件。

一种燃料电池用低温启动运行组件，用以对燃料电池进行启动加热，所述电池包括燃料电池堆、氢气输送装置，包括用于输送氧气和冷却剂的空冷输送装置，用于加热燃料电池堆使其达到反应温度的加热部，用于收集所述燃料电池堆反应所产生热量并将该热量输送至氧化输送装置的收集装置，以及利用所述燃料电池堆反应产生的热量加热所述氢气输送部输送的氢气的氢气升温装置。

优选的，还包括用于在所述燃料电池堆温度低于反应温度时启动所述加热部工作以及在燃料电池堆的温度高于反应温度时切断加热部工作的控制装置。

优选的，所述加热部包括加热器和用于使所述加热器启动加热的加热驱动器。

进一步优选的，所述控制装置与所述加热部电连接。

更进一步优选的，所述加热部为PTC加热件。

优选的，还包括将所述收集装置收集的热空气传输到所述空冷输送装置的热空气通道。

进一步优选的，所述热空气通道内设置用于保温的隔热层。

更进一步优选的，所述空冷输送装置与所述热空气通道相连通。

优选的，还包括向所述氢气升温装置、所述收集装置传输热源的热源管道。

本发明在收集装置、氢气升温装置的作用下实现整个装置的热量循环，避免了对氧化剂增湿引起的结冰现象。在反应开始时避免了对冷却剂做防冻处理，加快燃料电池的启动速度。

附图说明

图1为本发明实施例燃料电池用低温启动运行组件的结构示意图。

其中，1-燃料电池堆；2-空冷输送装置；3-氢气输送装置；4-加热部；41-加热器；42-加热驱动器；5-收集装置；6-热空气通道；61-隔热层；7-氢气升温装置；8-控制装置；9-热源管道。

具体实施方式