[发明专利]一种燃料电池电堆的低温启动方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池电堆的低温启动方法，包括特定的具体步骤：分别向所述电堆的氢气腔与空气腔内通入反应气体；运行第一预设放电步骤以使反应气体充满反应区域，度过电堆启动敏感期；运行多次第二预设放电步骤以达到快速预热电堆的目的；运行多次第三预设放电步骤，完成电堆的正常启动过程。本发明实施例提供的燃料电池电堆的低温启动方法，通过对放电电流的电流密度进行多次有效控制，在电堆单片没有反极的条件下分阶段最大限度的利用电堆的废热，调节对外输出能量的比例，没有增加额外的辅助加热装置，无需增加能耗，实现了低温状态下，燃料电池的正常启动。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种燃料电池电堆的低温启动方法。

背景技术

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，不受卡诺循环效应的限制，以燃料和氧气作为原料；没有机械传动部件，因此没有噪声污染，排放出的有害气体极少。质子交换膜燃料电池由于具有低温启动，结构简单、操作简便等特点，近年来越来越受到人们的重视。

在低温状态下启动燃料电池，因为电池阴极产生的水由于温度过低会出现结冰现象，无法从电池内排除，堆积的冰会使燃料电池内部结构受到损伤，导致燃料电池在低温状态下无法正常启动。在现有技术中，燃料电池的低温启动方法通常是增加辅助热源装置，实现燃料电池低温状态下的正常启动，但一方面，额外增加辅助热源装置会使得整个启动系统的结构更加复杂，另一方面，辅助热源装置的运行也会导致整个启动系统的能耗大大提升。

发明内容

本发明提供了一种燃料电池电堆的低温启动方法，以解决现有的燃料电池低温启动方式会增加系统结构的复杂程度并提升能耗的技术问题，通过对放电电流的电流密度进行多次控制，能够有效实现低温状态下的燃料电池的正常启动。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种燃料电池电堆的低温启动方法，其包括：

步骤一，保持电堆处于空载状态，分别向所述电堆的氢气腔与空气腔内通入反应气体，在通入所述反应气体后所述电堆运行第一预设时间；

步骤二，分别预设第一电流密度、第二电流密度与第三电流密度，在对所述电堆进行放电的过程中，运行第一预设放电步骤，其中所述第二电流密度小于所述第三电流密度，所述第三电流密度小于或等于所述第一电流密度，所述第一预设放电步骤为：

在第一时间间隔内，将实际的电流密度加载到所述第一电流密度，在达到所述第一电流密度后运行第二预设时间；

在运行所述第二预设时间后，在第二时间间隔内，将实际的电流密度卸载到所述第二电流密度，在达到所述第二电流密度后运行第三预设时间；

在运行所述第三预设时间后，在第三时间间隔内，将实际的电流密度加载到所述第一电流密度，在达到所述第一电流密度后运行第四预设时间；

在运行所述第四预设时间后，在第四时间间隔内，将实际的电流密度卸载到所述第三电流密度，在达到所述第三电流密度后运行第五预设时间；

步骤三，分别预设第一电流密度组与第二电流密度组，在对所述电堆进行放电的过程中，运行多次第二预设放电步骤，其中，所述第一电流密度组包括阶梯式的多组第一加载电流密度，所述第二电流密度组包括阶梯式的多组卸载电流密度，多组所述第一加载电流密度均大于所述第一电流密度，多组所述卸载电流密度均大于或等于所述第一电流密度，所述第二预设放电步骤为：

在第五时间间隔内，将实际的电流密度加载到所述第一加载电流密度，在达到所述第一加载电流密度后运行第六预设时间；

在运行所述第六预设时间后，在第六时间间隔内，将实际的电流密度卸载到所述卸载电流密度，在达到所述卸载电流密度后运行第七预设时间；

在运行多次所述第二预设放电步骤时，上一次的所述第一加载电流密度不等于下一次的所述第一加载电流密度，上一次的所述卸载电流密度不等于下一次的所述卸载电流密度；