燃料电池的冷启动系统技术方案

本发明专利技术提供一种燃料电池的冷启动系统，所述燃料电池包括冷却剂入口以及冷却剂出口，所述冷启动系统包括调节阀、水泵、加热器、以及供气管集成腔，供气管集成腔的内壁分布有冷却剂管，供气管集成腔内设置有氢气循环管路以及空气循环管路，氢气循环管路以及空气循环管路用于分别向所述燃料电池提供氢气和空气；冷却剂出口通过水泵与所述调节阀的入口连接，所述调节阀的第一出口通过第一连接管路与所述冷却剂管的一端连通，冷却剂管的另一端与所述冷却剂入口连通，第一连接管路上设置有加热器，所述加热器用于加热所述冷却剂管内的冷却剂。本发明专利技术技术方案可以实现对氢气循环管路、空气循环管路以及燃料电池的全面加热，加热效率高。

Cold Start System of Fuel Cell

【技术实现步骤摘要】
燃料电池的冷启动系统
本专利技术涉及燃料电池
，具体涉及一种燃料电池的冷启动系统。
技术介绍
燃料电池系统是一种氢气和氧气通过电化学反应发电，并产生水的系统。在实际应用时，燃料电池系统通常需要满足低温(例如：-30℃-0℃)环境下启动并运行。由于燃料电池在运行过程中有水的产生，燃料电池内部以及供气管路里都会有液态水，当燃料电池的当前运行周期结束后，液态水在低温环境会出现冷凝或结冰的现象，影响燃料电池的下一次正常启动及运行。现有技术中，在燃料电池需要低温冷启动时，通常利用多个加热器对燃料电池的气体管路(氢气管路以及空气管路)进行单独局部加热，不仅加热系统复杂，热损失较大，而且不能实现全面均匀的对燃料电池内部以及气体管路进行加热，导致加热效率低下。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中在燃料电池需要低温冷启动时不能高效全面的对燃料电池内部以及气体管路进行加热的缺陷，提供一种燃料电池的冷启动系统。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：一种燃料电池的冷启动系统，所述燃料电池包括冷却剂入口以及冷却剂出口，所述冷启动系统包括调节阀、水泵、加热器、以及供气管集成腔，所述供气管集成腔的内壁分布有冷却剂管，所述供气管集成腔内设置有氢气循环管路以及空气循环管路，所述氢气循环管路以及空气循环管路用于分别向所述燃料电池提供氢气和空气；所述冷却剂出口通过水泵与所述调节阀的入口连接，所述调节阀的第一出口通过第一连接管路与所述冷却剂管的一端连通，所述冷却剂管的另一端与所述冷却剂入口连通，所述第一连接管路上设置有加热器，所述加热器用于加热所述冷却剂管内的冷却剂。较佳地，所述调节阀包括第二出口，所述第二出口通过第二连接管路与所述冷却剂入口连通，所述第二连接管路上设置有散热器，所述散热器用于在所述加热器关闭后并且所述燃料电池的温度高于预设阈值时对所述燃料电池进行散热。较佳地，所述供气管集成腔的外表面设置有保温层。较佳地，所述冷却剂管以蛇形或同心圆形固定在所述供气管集成腔的内壁上。较佳地，所述燃料电池还包括第一进气口以及第一出气口；所述氢气循环管路包括第一进气管、第一出气管以及第一旁路管，所述第一进气管的一端与储氢罐连通，所述第一进气管的另一端通过进氢阀与所述第一进气口连通，所述第一出气管的一端与所述第一出气口连通，所述第一出气管的另一端与外部空气连通，所述第一进气管与所述第一出气管通过所述第一旁路管互相连通，所述第一旁路管上设置有氢气旁路电磁阀。较佳地，所述氢气循环管路还包括第二旁路管、水气分离装置以及氢气循环泵，所述水气分离装置的入气口连接所述第一出气管的另一端，所述水气分离装置的第一出气口连接所述第二旁路管的一端，所述水气分离装置的第二出气口与外部空气连通，所述第二旁路管上设置有所述氢气循环泵，所述第二旁路管的另一端与所述第一进气管连通，其中，所述水气分离装置用于分离氢气与水蒸气。较佳地，所述燃料电池还包括第二进气口以及第二出气口；所述空气循环管路包括第二进气管、第二出气管以及第三旁路管，所述第二进气管的一端与空气压缩机连通，所述第二进气管的另一端通过空气入堆截止阀与所述第二进气口连通，所述第二出气管的一端与所述第二出气口连通，所述第二出气管的另一端与外部空气连通，所述第二进气管与所述第二出气管通过所述第三旁路管互相连通，所述第三旁路管上设置有空气旁路电磁阀。较佳地，其特征在于，所述加热器为PTC加热器。在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本专利技术各较佳实例。本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术通过将氢气循环管路以及空气循环管路设置于供气管集成腔内，在供气管集成腔内的内壁分布有冷却剂管，所述冷却剂管、水泵、调节阀、加热器以及燃料电池构成了闭合的加热回路，被加热器加热的冷却剂依次流过冷却剂管以及燃料电池内部，从而实现了对氢气循环管路、空气循环管路以及燃料电池的全面加热，加热效率高。附图说明图1为本专利技术较佳实施例的一种燃料电池的冷启动系统的结构示意图。图2为本专利技术较佳实施例的一种燃料电池的冷启动系统的供气管集成腔结构示意图。图3为本专利技术较佳实施例的一种燃料电池的冷启动系统的冷却剂管分布示意图。图4为本专利技术较佳实施例的一种燃料电池的冷启动系统的氢气循环管路分布示意图。图5为本专利技术较佳实施例的一种燃料电池的冷启动系统的空气循环管路分布示意图。具体实施方式下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。实施例1一种燃料电池的冷启动系统，如图1-3所示，所述燃料电池1包括冷却剂入口12以及冷却剂出口13，所述冷启动系统包括调节阀3、水泵2、加热器5、以及供气管集成腔10，所述供气管集成腔10的内壁分布有冷却剂管14，所述供气管集成腔10内设置有氢气循环管路以及空气循环管路，所述氢气循环管路以及空气循环管路用于分别向所述燃料电池1提供氢气和空气；所述冷却剂出口13通过水泵2与所述调节阀3的入口连接，所述调节阀3的第一出口通过第一连接管路与所述冷却剂管14的一端连通，所述冷却剂管14的另一端与所述冷却剂入口12连通，所述第一连接管路上设置有加热器5，所述加热器5用于加热所述冷却剂管14内的冷却剂。具体地，所述调节阀3可以为三通调节阀，即所述调节阀3还可以包括第二出口。所述第二出口通过第二连接管路与所述冷却剂入口12连通，所述第二连接管路上设置有散热器4，所述散热器4用于在所述加热器5关闭后并且所述燃料电池1的温度高于预设阈值时对所述燃料电池1进行散热。本实施例中，所述燃料电池可以通过排气管路6将氢气和空气发生化学反应后的尾气排入外部空气。具体地，所述加热器5可以为PTC(PositiveTemperatureCoefficient，正温度系数)加热器，所述PTC加热器的发热体可以由镀锌外压板、不锈钢波纹状弹簧片、镀锌内压板、单层铝散热件、发热片、双层铝散热件、镀镍铜电极端子和高温塑胶电极护套组成，具有热阻小、换热效率高的特性。所述供气管集成腔10的外表面设置有保温层9，所述保温层9的保温材料可以选用膨胀玻化微珠材料、硅酸铝保温材料或酚醛泡沫材料等。优选地，所述冷却剂管14可以选用PVC(聚氯乙烯)材料的弯管，以蛇形的形式固定在所述供气管集成腔10的内壁上，从而可以有效增加冷却剂管14的分布面积，提高加热效率。另外，所述冷却剂管14还可以同心圆的形式固定在所述供气管集成腔10的内壁上。本实施例中，可以通过定位销16将所述冷却剂管14固定在所述供气管集成腔10的内壁上。所述供气管集成腔10的外周设置有边框15，所述保温层9可以与所述边框15贴合固定。请参考图4，所述燃料电池1还包括第一进气口18以及第一出气口17，所述第一进气口18以及第一出气口17与所述燃料电池的阳极连通。所述氢气循环管路包括第一进气管27、第一出气管19以及第一旁路管22，所述第一进气管27的一端与储氢罐8连通，所述第一进气管27的另一端通过进氢阀26与所述第一进气口18连通，所述第一出气管19的一端与所述第一出气口17连通，所述第一出气管19的另一端与外部空气连通，所述第一进气管27与所述第一出气管19通过所述第一旁路管22互相连通，所述第一旁路管22上设置有氢气旁路电磁阀23。进一步地，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池的冷启动系统，其特征在于，所述燃料电池包括冷却剂入口以及冷却剂出口，所述冷启动系统包括调节阀、水泵、加热器、以及供气管集成腔，所述供气管集成腔的内壁分布有冷却剂管，所述供气管集成腔内设置有氢气循环管路以及空气循环管路，所述氢气循环管路以及空气循环管路用于分别向所述燃料电池提供氢气和空气；所述冷却剂出口通过水泵与所述调节阀的入口连接，所述调节阀的第一出口通过第一连接管路与所述冷却剂管的一端连通，所述冷却剂管的另一端与所述冷却剂入口连通，所述第一连接管路上设置有加热器，所述加热器用于加热所述冷却剂管内的冷却剂。

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池的冷启动系统，其特征在于，所述燃料电池包括冷却剂入口以及冷却剂出口，所述冷启动系统包括调节阀、水泵、加热器、以及供气管集成腔，所述供气管集成腔的内壁分布有冷却剂管，所述供气管集成腔内设置有氢气循环管路以及空气循环管路，所述氢气循环管路以及空气循环管路用于分别向所述燃料电池提供氢气和空气；所述冷却剂出口通过水泵与所述调节阀的入口连接，所述调节阀的第一出口通过第一连接管路与所述冷却剂管的一端连通，所述冷却剂管的另一端与所述冷却剂入口连通，所述第一连接管路上设置有加热器，所述加热器用于加热所述冷却剂管内的冷却剂。2.如权利要求1所述的燃料电池的冷启动系统，其特征在于，所述调节阀包括第二出口，所述第二出口通过第二连接管路与所述冷却剂入口连通，所述第二连接管路上设置有散热器，所述散热器用于在所述加热器关闭后并且所述燃料电池的温度高于预设阈值时对所述燃料电池进行散热。3.如权利要求1所述的燃料电池的冷启动系统，其特征在于，所述供气管集成腔的外表面设置有保温层。4.如权利要求1所述的燃料电池的冷启动系统，其特征在于，所述冷却剂管以蛇形或同心圆形固定在所述供气管集成腔的内壁上。5.如权利要求1所述的燃料电池的冷启动系统，其特征在于，所述燃料电池还包括第一进气口以及第一出气口；所述氢气循环管路包括第一进气管、第一出气管以及第一旁路管，所述第一进气管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴炎花，林业发，王志斌，徐吉林，陈建平，
申请(专利权)人：上海电气集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31