[发明专利]一种质子交换膜燃料电池系统低温自启动方法及装置

说明书

本发明公开了一种质子交换膜燃料电池系统低温自启动方法，包括：将质子交换膜燃料电池系统的电压值由初始电压值加载至中间电压值；在中间电压值下，获取质子交换膜燃料电池系统的温度；判断所述系统温度是否大于0度；若是，将所述中间电压值作为目标电压值，所述质子交换膜燃料电池系统以所述目标电压值工作同时开启冷却液循环装置；若所述冷却液循环装置的出口温度大于0度时，判定所述质子交换膜燃料电池系统低温自启动完成。上述方法，利用系统内部反应热升温，无需增加其它附加装置及系统，降低了系统的复杂度，节省成本，并且采用电压加载方法，有利于低温启动过程中系统内部的水平衡，有效地降低系统的低温启动时间。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种质子交换膜燃料电池系统低温自启动方法及装置。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种直接将化学能转化为电能的能源转换装置，当PEMFC系统从环境温度低于0℃启动时，PEMFC系统内的水会形成冰，使PEMFC系统的催化层被冰覆盖，容易导致PEMFC系统低温启动失败。PEMFC系统的低温启动能力不但和PEMFC的结构、质子交换膜的材料等因素有关，还和低温启动方法有重要的关系。

现有技术中在PEMFC系统自启动过程中将直流电源与PEMFC系统串联，利用氢泵作用加热PEMFC系统，提高PEMFC系统温度，从而实现PEMFC低温启动，或者采用风扇向PEMFC系统吹热风，以此来提高PEMFC系统的整体温度，从而达到低温启动的效果，或者给PEMFC系统冷却液加热的方法，以此来实现PEMFC系统的低温启动，或者在PEMFC系统中增加了空气加热器以及换热装置，当PEMFC系统低温启动时，先通过空气加热器为空气加热，PEMFC系统阴极排出的空气，通过换热装置，给PEMFC系统的冷却液加热，从而提升PEMFC系统的温度，实现冷启动。

上述的方法能够使PEMFC系统在零度以下成功启动，但是都存在增加PEMFC系统的体积和质量问题，提高PEMFC系统的复杂程度和费用，而且辅助启动响应时间慢，延长了PEMFC系统低温启动的时间。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种质子交换膜燃料电池系统低温自启动方法及装置，用以解决现有技术中在启动过程中都存在增加PEMFC系统的体积和质量问题，提高PEMFC系统的复杂程度和费用，而且辅助启动响应时间慢，延长了PEMFC系统低温启动的时间的问题。具体方案如下：

一种质子交换膜燃料电池系统低温自启动方法，包括：

将质子交换膜燃料电池系统的电压值由初始电压值加载至中间电压值；

在所述中间电压值下，获取所述质子交换膜燃料电池系统的系统温度；

判断所述系统温度是否大于0度；

若是，将所述中间电压值作为目标电压值，所述质子交换膜燃料电池系统以所述目标电压值工作同时开启冷却液循环装置；

若所述冷却液循环装置的出口温度大于0度时，判定所述质子交换膜燃料电池系统低温自启动完成。

上述的方法，可选的，还包括：

若否，继续所述从初始电压值加载至所述中间电压值，直至所述质子交换膜燃料电池系统的系统温度大于0度时停止加载。

上述的方法，可选的，将质子交换膜燃料电池系统的电压值由初始电压值加载至中间电压值，包括：

选取增量电压值；

当所述初始电压值的工作时间满足预设的第一时间阈值时，将所述初始电压值依据所述增量电压值进行阶梯加载，加载至任意一个工作电压时，需要工作所述预设的第一时间阈值的工作时间，直至加载至所述中间电压值；

其中，N*0.2V≤初始电压值≤N*0.6V，N*0.2V≤中间电压值≤N*0.6V，