[发明专利]燃料电池系统及其快速启动方法

摘要

燃料电池系统，包括燃料电池电堆，所述燃料电池电堆包括两个端板和依次堆叠于其中的一个以上的单体电池，所述单体电池包括双极板和夹持于双极板之间、或极板与双极板之间的膜电极，所述燃料电池系统还包括电堆辅助加热部件以及一根或一根以上的热管；所述热管的冷凝端插入所述端板和/或所述双极板中，所述电堆辅助加热部件为所述热管的蒸发端提供热量。根据本发明设计，可以有效解决高温重整燃料电池系统由于电池电堆加热速率较慢而导致的系统启动时间较长和传统加热方式导致的电池电堆受热不均匀等问题，使燃料电池电堆在较短时间内均匀升温至工作温度，解除燃料电池系统由于启动时间过长而受到的限制，从而使其更加适用于车用动力设备等领域。 1

主权项

1.燃料电池系统，包括燃料电池电堆或单体电池，所述燃料电池电堆包括两个端板、两个极板和依次层叠于两个极板之间的二个以上的单体电池，所述单体电池包括双极板和夹持于双极板之间、或极板与双极板之间的膜电极，其特征在于：

所述燃料电池系统包括电堆辅助加热部件，同时还包括一根或二根以上的热管；所述热管的冷凝端插入端板、极板、或双极板中的一个或二个以上之中，所述电堆辅助加热部件为所述热管的蒸发端提供热量。

2.如权利要求1所述燃料电池系统，其特征在于：所述电堆辅助加热部件为电加热器、或为燃料重整器。

3.如权利要求1或2所述燃料电池系统，其特征在于：所述燃料电池电堆为带燃料重整器的高温质子交换膜电池电堆，所述电堆辅助加热部件为燃料重整器，热管的蒸发端插入燃料重整器尾气排出管内或与尾气排出管相贴接,由燃料重整器尾气废热为热管的蒸发端提供热量。

4.如权利要求1或2所述燃料电池系统，其特征在于：所述燃料电池电堆为低温质子交换膜电池电堆，所述电堆辅助加热部件为电加热器，电加热器为电加热片、电加热管、电加热棒、电加热丝或电加热带中的一种或二种以上,热管的蒸发端与电加热器相贴接,由电加热器为热管的蒸发端提供热量。

5.如权利要求1所述燃料电池系统，其特征在于：所述热管为片状热管或圆柱状热管，所述片状热管的厚度或圆柱状热管的管径与端板的厚度比为1:1.05‑1:100；所述热管的厚度或热管的管径与双极板的厚度比为1:1.05‑1:25。

6.如权利要求1所述燃料电池系统，其特征在于：所述热管插入于端板和/双极板中的长度与热管的总长度的比为1:1.1‑1:50。

7.如权利要求1‑6任一所述燃料电池系统，其特征在于：

所述单体电池，包括依次层叠的端板、极板、膜电极、极板、端板，所述二热管的冷凝端分别插入膜电极二侧的所述端板或极板中；

所述燃料电池电堆由二个以上的单体电池构成，包括依次层叠的端板、极板、膜电极、极板、端板，以及极板、膜电极之间的一组以上的层叠的膜电极、双极板；所述二个以上的热管中的二个插入电堆二侧的端板或极板中，其余的均匀插入位于二个极板间的双极板中。

8.一种权利要求1‑7任一所述燃料电池系统的快速启动方法，其特征在于：利用电堆辅助加热部件为热管的蒸发端加热，蒸发端吸收热量后将热量传递至热管的冷凝端，所述冷凝端为所述燃料电池电堆加热。

9.如权利要求8所述燃料电池系统的快速启动方法，其特征在于：当辅助加热部件为燃料重整器时，所述热管的蒸发端密封插入燃料重整器尾气排放管中，或所述热管的蒸发端贴接于所述燃料重整器外部壳体上；当辅助加热部件为电加热器时，所述电加热器直接为所述热管蒸发端加热。