[发明专利]一种燃料电池低温启动系统及运行方法

摘要

本发明提供一种燃料电池低温启动系统及运行方法，低温启动系统包括：燃料电池系统和冷却液循环系统；冷却液循环系统包括：依次连接并形成环路的空气‑冷却液换热器、氢气‑冷却液换热器、氢气催化燃烧换热器、水泵、散热器；空气‑冷却液换热器位于燃料电池系统的空气输送管路上；氢气‑冷却液换热器位于氢气输送管路上；氢气催化燃烧换热器用于使冷却液循环系统中循环的冷却液升温并通过第一氢气输送支路连通所述燃料电池系统的氢气源；经由氢气催化燃烧换热器的冷却液通过水泵在冷却液循环系统中循环。上述低温启动系统能够实现低温环境下燃料电池的快速启动，且保证低温下燃料电池运行寿命，可有效降低燃料电池的低温运行故障率。

主权项

1.一种燃料电池低温启动系统的低温运行方法，该燃料电池低温启动系统包括：燃料电池系统和冷却液循环系统；/n所述冷却液循环系统包括：依次连接并形成环路的空气-冷却液换热器、氢气-冷却液换热器、氢气催化燃烧换热器、水泵和散热器；/n其中，所述空气-冷却液换热器位于燃料电池系统的空气输送管路上，用于与待进入燃料电池电堆的空气换热；/n所述氢气-冷却液换热器位于燃料电池系统的氢气输送管路上，用于与待进入燃料电池电堆的氢气换热；/n所述氢气催化燃烧换热器用于使冷却液循环系统中循环的冷却液升温，该氢气催化燃烧换热器通过第一氢气输送支路连通所述燃料电池系统的氢气源；/n经由所述氢气催化燃烧换热器的冷却液通过水泵在所述冷却液循环系统中循环；/n所述水泵连接散热器的一端还连接所述燃料电池系统的节温器；/n所述散热器为所述燃料电池系统的散热器；/n所述散热器远离所述水泵的一端连接节温器的一端，所述节温器的另一端连接所述空气-冷却液换热器，形成冷却液的循环环路；/n所述氢气催化燃烧换热器通过第二氢气输送支路连通所述燃料电池系统的氢气排放装置；/n所述空气-冷却液换热器为板式换热器、翅片式换热器或管壳式换热器；/n和/或，/n所述氢气-冷却液换热器为板式换热器、翅片式换热器或管壳式换热器；/n和/或，/n所述氢气催化燃烧换热器为板式换热器、翅片式换热器或管壳式换热器；/n所述空气-冷却液换热器和氢气-冷却液换热器和氢气催化燃烧换热器中的一个或多个上设有电辅助加热设备；/n每一电辅助加热设备均连接燃烧电池系统的电源；/n所述电辅助加热设备包括下述的一种或多种：电阻丝、PTC贴片、红外设备或激光设备；/n所述冷却液循环系统还包括：用于监测冷却液温度的冷却液温度传感器；/n所述冷却液温度传感器连接所述燃料电池系统的控制器，该控制器连接所述燃料电池系统的空气压缩机、所有的电磁阀、节温器和散热器，以及连接所述冷却液循环系统的水泵；/n所述控制器根据所述冷却液温度传感器检测的冷却液温度控制所述水泵的启动，以及控制燃料电池系统中空气输送管路和氢气输送管路的通断；/n所述燃料电池系统的空气输送管路上设置有用于监测空气温度的空气温度传感器，所述空气温度传感器连接所述控制器；/n其特征在于，燃料电池低温启动系统的低温运行方法包括：/n在燃料电池系统的环境温度低于0℃时，通过冷却液循环系统的氢气催化燃烧换热器加热冷却液循环系统中的冷却液；/n以及/n通过冷却液循环系统的水泵使加热的冷却液在冷却液循环系统中循环，进而燃料电池系统的空气输送管路中的空气和氢气输送管路中的氢气分别通过各自的换热器与冷却液换热；/n若冷却液的温度超过第一预设温度，则分别向燃料电池系统的燃料电池电堆中通入换热后的空气和氢气；/n通过冷却液循环系统的氢气催化燃烧换热器加热冷却液循环系统中的冷却液，包括：/n打开第一氢气输送支路，使氢气源向氢气催化燃烧换热器输送用于产热的氢气，以加热冷却液循环系统中的冷却液；/n在所述燃料电池系统的氢气排放装置中排放的氢气温度超过第二预设温度时，打开第二氢气输送支路，关闭第一氢气输送支路，使氢气排放装置中排放的氢气催化加热氢气催化燃烧换热器中的冷却液。/n