[实用新型]一种燃料电池冷启动系统

说明书

本实用新型公开了一种燃料电池冷启动系统，包括电堆、燃料电池控制器、氢气路系统、冷却回路系统和空气路系统，其特征在于：在氢气路系统和/或冷却回路系统安装若干个温度传感器和若干个电加热单元，温度传感器检测氢气路系统和/或冷却回路系统的温度上升情况并将温度信号送到燃料电池控制器，燃料电池控制器根据温度信号控制安装在氢气路系统和/或冷却回路系统上的电加热单元通断电。它采用高效的控制技术实效最低功耗的冷启动，启动速度快，无需长时间冷启动等待，结构紧凑，易于实现，生产及组装成本极低；售后维护简单方便。

技术领域：

本实用新型涉及一种燃料电池冷启动系统。

背景技术：

质子交换膜燃料电池是一种能把存储在燃料中的化学能通过电化学反应直接转化为电能的发电装置，进行化学反应的装置我们常称“电堆”或者“电堆模块”，只要在阳极侧和阴极侧不断的供给燃料(一般为氢气)和氧化剂(一般为空气)，它就可以通过氧化还原反应，不断地对外输出电能。与一般的充电电池(例如锂电池)不同的是，单纯的一个燃料电池或燃料电池电堆单元是不能工作的，它需要一套复杂的辅助系统与其配合，构成一个燃料电池发电系统才能对外发电。一个典型的燃料电池发电系统，在除了燃料电池电堆外，一般还包括氢气供应质子交换膜燃料电池是一种能把存储在燃料中的化学能通过电化学反应直接转化为电能的发电装置.只要在阳极侧和阴极侧不断的供给燃料 (一般为氢气)和氧化剂(一般为空气)，它就可以通过氧化还原反应，不断地对外输出电能。与一般的充电电池(例如锂电池)不同的是，单纯的一个燃料电池或燃料电池电堆单元是不能工作的，它需要一套复杂的辅助系统与其配合，构成一个燃料电池发电系统才能对外发电。一个典型的燃料电池发电系统，在除了燃料电池电堆外，一般还包括氢气路系统、冷却回路系统和空气路系统以及电管理和控制子系统等。

氢气路系统是燃料电池发电系统的一个重要子系统之一，为燃料电池发电提供具有一定压力和流量的所需氢气。如图1所示，供氢装置一般通过储氢设备和一系列的减压装置，将氢气输送进入电堆参与反应，氢气压力由装在电堆入口处的氢气压力传感器进行实时测量。为了提高氢气利用率和电堆运行安全性，反应剩余氢气一般不直接排入大气，而是通过使用一个回氢泵，将氢气回路上未反应的氢气从燃料电池电堆阳极侧出口直接泵回阳极侧入口，与入口处新鲜注入的反应气汇合后进入燃料电池重新参加反应。燃料电池在正常使用过程中，电堆阴极侧反应空气中的氮气和反应后的生成水，由于浓度差异，会通过质子交换膜不断的向阳极侧扩散，导致阳极侧氢气的有效浓度不断的降低，影响反应速率和电堆性能。在系统设计中，一般会在电堆阳极侧出口管路上增设一个电磁吹扫阀根据系统控制设计需求，会周期性的开启与关闭，将氢气回路中的部分氢气、氮气和水周期性的向大气排放，防止氮气和水在氢气回路中的不断积聚。

当外界环境温度低于冰点，燃料电池系统关闭时，附着在氢气路系统上液态水凝结成冰，流道被堵，燃料电池发电系统冷启动期间不能正常工作，直至流道上的固态冰融化。才能正常启动，否则整个系统无法正常冷启动及运行，有待改进。另外，冷却回路系统也会因外界环境温度太低无法正常启动，空气路系统也会因外界环境温度太低供应的空气温度太低，影响燃料电池的工作。在低温环境下，关闭电池反应堆后残留在燃料电池质子交换膜上的水将会结冰，进而破坏燃料电池质子交换膜。同时燃料电池的最佳工作温度在60℃-70℃之间，在低温状态下燃料电池的可靠性不足，在低温冷启动时启动的等待时间过长，无法快速提高燃料电池温度，将会严重影响燃料电池的效率。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种燃料电池冷启动系统，能避免燃料电池在较冷地区冷启动可靠性差且不能快速启动的技术问题。

本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的。