[发明专利]一种燃料电池器件以及燃料电池控制系统、方法

说明书

本发明公开了燃料电池器件以及燃料电池控制系统、方法，所述的燃料电池控制系统包括：空气供给单元，所述空气供给单元包括所述的燃料电池器件；燃料电池电堆，所述燃料电池电堆与所述空气供给单元连通；冷却循环模块，所述冷却循环模块分别与所述空气供给单元以及所述燃料电池电堆连通；控制器，所述控制器分别与所述空气供给单元、所述燃料电池电堆以及所述冷却循环模块信号连接，便于燃料电池的冷启动，且便于通过热量管理实现燃料电池器件的重复利用。

技术领域

本发明属于新能源技术领域，具体涉及燃料电池器件以及燃料电池控制系统、方法。

背景技术

当前，作为汽车电动化的解决方案之一的燃料电池汽车的大规模商业化还存在着成本高、寿命短、氢基础设施薄弱等问题。其中，燃料电池冷启动问题则是阻碍燃料电池商业化的关键技术瓶颈之一，是燃料电池汽车冬季运行的最大挑战。

当燃料电池在不采取任何保护措施情况下在低于0℃的低温环境中冷启动时，其反应所产生的水首先会在催化层内部结冰，导致催化层反应活性位点被覆盖和氧气传输受阻，电压出现骤降；当催化层完全被冰覆盖而电堆温度还未升至0℃以上则会在扩散层和流道内结冰导致冷启动失败。另一方面，催化层的结冰过程会导致催化剂层和质子交换膜之间出现间隙，同时结冰/融化循环会引起催化层微孔结构的崩塌和致密化以及催化层中铂颗粒的粗化，致使电化学活性表面积减小并难以恢复，从而对燃料电池发电性能造成永久性损害，而且循环次数越多冷启温度越低对电池损害越大。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料电池器件以及燃料电池控制系统、方法，解决了现有燃料电池不便于冷启动的问题。

本发明所采用的技术方案是，

一种燃料电池器件，包括储热管以及热交换管，所述储热管与所述热交换管相匹配，所述储热管包括空气输入口和空气输出口，所述热交换管包括冷却液输入口和冷却液输出口，且所述储热管内设有储热颗粒，所述储热颗粒能够吸附水分并发热。

可选的，所述储热颗粒包含硅胶、活性炭、活性氧化铝、金属有机骨架以及沸石中的至少一种材料。

可选的，所述燃料电池器件还包括翅片，所述翅片的两端分别与所述储热管以及所述热交换管连接。

可选的，在所述储热管的空气输入口和空气输出口相匹配的位置分别设有滤网。

可选的，所述空气输入口至所述空气输出口的流向与所述冷却液输入口至所述冷却液输出口的流向相反。

一种燃料电池控制系统，包括：空气供给单元，所述空气供给单元包括所述的燃料电池器件；燃料电池电堆，所述燃料电池电堆与所述空气供给单元连通；冷却液循环模块，所述冷却液循环模块分别与所述空气供给单元以及所述燃料电池电堆连通；控制器，所述控制器分别与所述空气供给单元、所述燃料电池电堆以及所述冷却液循环模块信号连接。

可选的，包括，所述空气供给模块包括用于气体加压的压缩机和用于空气加湿的加湿器，所述压缩机以及所述加湿器分别与所述燃料电池器件连通。

可选的，所述空气供给模块还包括用于引导空气流动的空气引射器，所述空气引射器包括高压输入口、低压输入口以及输出口，所述空气引射器的高压输入口与所述空气供给单元的空气输入口连通，所述空气引射器的低压输入口与所述燃料电池器件的空气输出口连通，所述空气引射器的输出口与所述燃料电池电堆的空气输入口连通。

可选的，冷却液循环模块包括冷却液循环泵和散热器，所述冷却液循环泵与所述散热器连通。