[发明专利]一种蜂窝陶瓷管风冷燃料电池两级复合辅助冷启动装置

权利要求书

1.一种蜂窝陶瓷管风冷燃料电池两级复合辅助冷启动装置，其特征在于，该装置包括供气风扇(1)、一级加热器(2)、二级加热器(3)以及多个电磁阀，其中：

所述供气风扇(1)设置在阴极风冷燃料电池的阴极附近，用于向所述一级加热器(2)提供进气空气；所述一级加热器(2)呈电阻丝的形式，并用于对输送至此的进气空气执行一次加热；所述二级加热器(3)呈蜂窝陶瓷氢氧催化加热器的形式，并用于对流经所述一级加热器(2)的空气执行可控的二次加热；

所述多个电磁阀包括第一至第四电磁阀，其中该第一电磁阀(10)安装在电堆本体(4)的氢气进气口(5)的上游端，并用于接通/断开从外部氢气源输送至电堆本体(4)的氢气；该第二电磁阀(9)安装在外部氢气源与所述二级加热器(3)之间的氢气管路(11)中，并用于接通/断开从外部氢气源输送至所述二级加热器(3)内部的氢气；该第三电磁阀(8)安装在电堆本体(4)的氢气出气口(6)与所述氢气管路(11)之间，并用于接通/断开从阴极风冷燃料电池的阳极排放至所述二级加热器(3)的氢气；该第四电磁阀(7)安装在所述第三电磁阀(8)的下游端，并用于接通/断开从所述氢气出气口(6)排放至外部环境的氢气。

2.如权利要求1所述的一种蜂窝陶瓷管风冷燃料电池两级复合辅助冷启动装置，其特征在于，对于所述一级加热器(2)而言，它的电阻丝优选采用交叉布置，并且布置根数设计为5组～30组，加热功率设定为为1kW～3kW，布置间隔为3cm～10cm。

3.如权利要求1或2所述的一种蜂窝陶瓷管风冷燃料电池两级复合辅助冷启动装置，其特征在于，对于所述二级加热器(3)而言，其优选包括氢气分布单元(3-1)和蜂窝陶瓷催化器(3-2)，其中该氢气分布单元(3-1)的底部用于导入来流氢气，并且它的两侧采用孔隙网状结构，由此使得供气风扇(1)鼓入的空气以及来流氢气得以均匀分布并进入所述蜂窝陶瓷催化器(3-2)中；该蜂窝陶瓷催化器(3-2)设置有多个蜂窝管状通气孔，并且在这些蜂窝管状通气孔孔壁上涂布有催化剂。

4.如权利要求3所述的一种蜂窝陶瓷管风冷燃料电池两级复合辅助冷启动装置，其特征在于，对于所述二级加热器(3)的蜂窝陶瓷催化器(3-2)而言，它的载体结构孔密度优选设计为400孔/平方英寸～700孔/平方英寸，进一步优选设计为600孔/平方英寸。

5.如权利要求1-4任意一项所述的一种蜂窝陶瓷管风冷燃料电池两级复合辅助冷启动装置，其特征在于，上述装置依照如下的多种工况之一进行操作：

第一工况，当环境温度T处于-40℃≤T＜-20℃时，开放电堆本体(4)预热到5℃～10℃，打开所述第二电磁阀(9)、第一电磁阀(10)将氢气同时通入电堆本体(4)和所述二级加热器(3)中，并保持出口所述第三电磁阀(8)和所述第四电磁阀(7)关闭，此时电堆依靠所述一级加热器(2)和所述二级加热器(3)来两级加热阴极来流空气；接着电堆本体(4)保持阳极闭口运行，所述一级加热器(2)供电切换为电堆供电加热来流空气；

而当电堆设定为定时阳极脉排模式时，打开所述第三电磁阀(8)进行阳极脉排，由该第三电磁阀(8)脉排出的氢气汇入由所述第二电磁阀(9)的来流氢气，然后进入所述二级加热器(3)内部为空气来流二次加热。

6.如权利要求5所述的一种蜂窝陶瓷管风冷燃料电池两级复合辅助冷启动装置，其特征在于，上述装置按照如下的多种工况之一进行操作：

第二工况，当环境温度T处于-20℃≤T＜-10℃时，电堆本体(4)预热到5℃～10℃，打开所述第一电磁阀(10)且关闭所述第二电磁阀(9)，氢气仅通入电堆本体(4)，同时保持所述第三电磁阀(8)和所述第四电磁阀(7)关闭，此时电堆本体(4)仅依靠所述一级加热器(2)加热阴极来流空气；接着电堆本体(4)采用阳极闭口运行，所述一级加热器(2)供电切换为电堆供电；

而当电堆设定为定时阳极脉排模式时，打开所述第三电磁阀(8)使电堆排出氢气进入所述二级加热器(3)内部为来流空气间歇二次加热。

7.如权利要求6所述的一种蜂窝陶瓷管风冷燃料电池两级复合辅助冷启动装置，其特征在于，上述装置按照如下的多种工况之一进行操作：

第三工况，当环境温度T处于-10℃≤T＜0℃时，此时可关闭所述一级加热器(2)的电源，并采用电堆阳极脉排氢气在所述二级加热器(3)中为电堆本体(4)间歇性加热来流空气。