一种冷启动辅助装置与一种燃料电池发动机制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种冷启动辅助装置与一种燃料电池发动机，冷启动辅助装置包括氯化钾溶液雾化释放装置，氯化钾溶液雾化释放装置包括雾化箱体、水箱、氯化钾投放盒以及雾化装置，氯化钾投放盒用于将氯化钾粉末投放至雾化箱体内部，水箱用于向雾化箱体内供水，雾化装置用于将雾化箱体内部的氯化钾溶液雾化，雾化箱体通过释放管路连通于燃料电池发动机的空气进气管路。本发明专利技术装置可以利用氯化钾降低电堆内液态水的结冰温度，高压空气会把液态水排出电堆外部，防止膜电极和双极板上的气体流道堵塞，增加了反应废热量，从而快速实现燃料电池发动机的冷启动。本发明专利技术无需借助外部加热装置，节约成本；结构简单、易于布置，不需要更改电堆内部和外部结构。

A cold start auxiliary device and a fuel cell engine

【技术实现步骤摘要】
一种冷启动辅助装置与一种燃料电池发动机
本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种冷启动辅助装置与一种燃料电池发动机。
技术介绍
燃料电池发动机是将由外部提供的高压氢气和空气通过电化学反应后对外释放电能，同时产生废热和生产水的电化学装置。燃料电池发动机的电化学反应场所为质子交换膜燃料电池堆，是指用质子交换膜做电解质，由两个或多个单电池和其他必要结构件组成的、具有统一电输出的组合体。双极板是外部反应气体进入电堆提供传输流道的载体。膜电极是主要由气体扩散层、催化层和质子交换膜构成的电化学反应区域。燃料电池发动机作为车用动力使用时，必须要经受高电位、大电流、频变载、零下启动、空气杂质等复杂工况和严苛环境的考验，其中零下启动是燃料电池车辆在冬季运行时面临的最大挑战。现有技术一般采用三种方式进行辅助冷启动：第一种方式主要是通过散热管路并联PTC加热器，将室温下的冷却水加热后进入电堆，提高电堆内的温度，从而不至于使堆内产生的液态水结冰。第二种方式主要是采用双极板背面贴敷加热丝或者直接将石墨双极板连接外部低压电加热的方式，提高堆内温度。第三种方式主要是对电堆进行外部添加保温棉保温的方式，维持堆内温度。不过，现有技术存在以下缺陷：第一种借用PTC加热器辅助加热方式，冷却水升温较慢，而且冷却水进入电堆后还得通过双极板传热，才能使膜电极附近温度升高，此方式效率较低。第二种采用加热丝辅助加热的方式，会改变双极板结构，增加了内部电阻。第三种采用保温棉保温的方式，需要外部增加电堆体积而且效果不明显。因此，如何提高燃料电池发动机的零下启动能力，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种燃料电池发动机的冷启动辅助装置，该装置可以降低电堆内液态水的结冰温度，防止膜电极和双极板上的气体流道堵塞，从而快速实现燃料电池发动机的冷启动。本专利技术的另一个目的在于提供一种包括上述冷启动辅助装置的燃料电池发动机。为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种冷启动辅助装置，用于燃料电池发动机，包括氯化钾溶液雾化释放装置，所述氯化钾溶液雾化释放装置包括雾化箱体、水箱、氯化钾投放盒以及雾化装置，所述氯化钾投放盒用于将氯化钾粉末投放至所述雾化箱体内部，所述水箱用于向所述雾化箱体内供水，所述雾化装置用于将所述雾化箱体内部的氯化钾溶液雾化，所述雾化箱体通过释放管路连通于所述燃料电池发动机的空气进气管路。优选地，所述释放管路与所述空气进气管路的连通位置位于空滤器与空压机之间。优选地，所述雾化箱体内部设有搅拌器。优选地，所述雾化箱体内部设有液位检测仪。优选地，所述氯化钾溶液雾化释放装置还包括用于检测外界环境温度的温度检测装置，所述温度检测装置用于将检测到的环境温度信号传递至燃料电池控制器，所述燃料电池控制器设有根据环境温度信号控制所述氯化钾投放盒的投放量和所述水箱的供水量的调节模块。本专利技术提供的用于燃料电池发动机的冷启动辅助装置，包括氯化钾溶液雾化释放装置，氯化钾溶液雾化释放装置包括雾化箱体、水箱、氯化钾投放盒以及雾化装置，氯化钾投放盒用于将氯化钾粉末投放至雾化箱体内部，水箱用于向雾化箱体内供水，雾化装置用于将雾化箱体内部的氯化钾溶液雾化，雾化箱体通过释放管路连通于燃料电池发动机的空气进气管路。本专利技术的工作原理如下：氯化钾极易溶于水，同时会大幅降低液态水的结冰温度。本专利技术在空气进气管路连通一个氯化钾溶液雾化释放装置，使得空气进气管路中的空气被雾化的氯化钾溶液润湿，然后，携带有氯化钾的空气进入电堆中，氯化钾会溶于还原反应产生的液态水中，从而降低水的结冰温度，不至于使反应产生的水快速结冰，同时，期间借助电堆反应产生的废热使得电堆内部温度升高，从而顺利实现冷启动。本专利技术具有以下有益效果：1)本专利技术装置可以降低电堆内液态水的结冰温度，高压空气会把液态水排出电堆外部，防止膜电极和双极板上的气体流道堵塞，增加了反应废热量，从而快速实现燃料电池发动机的冷启动；2)本专利技术装置无需借助外部加热装置，节约成本；3)本专利技术装置结构简单，易于布置安装，不需要更改电堆内部和外部结构。本专利技术还提供了一种包括上述冷启动辅助装置的燃料电池发动机。该燃料电池发动机产生的有益效果的推导过程与上述冷启动辅助装置带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术具体实施例中的燃料电池发动机的空气路系统布置示意图；图2为本专利技术具体实施例中的氯化钾溶液雾化释放装置结构示意图。图1和图2中：1-化学空滤器、2-氯化钾溶液雾化释放装置、3-空压机、4-消声器、5-中冷器、6-增湿器、7-电堆、8-电子节气门、9-空气进气管路、10-空气出气管路、21-雾化箱体、22-释放管路、23-水箱、24-液位检测仪、25-搅拌器、26-雾化装置、27-氯化钾投放盒。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参照图1和图2，图1为本专利技术具体实施例中的燃料电池发动机的空气路系统布置示意图；图2为本专利技术具体实施例中的氯化钾溶液雾化释放装置结构示意图。如图1所示，目前常规的燃料电池发动机的空气路系统的布置方式主要是外部空气通过化学空滤器1后经空气进气管路9直接进入空压机3中，由空压机3增压后的空气依次经过消声器4、中冷器5和增湿器6，最后进入电堆7中发生反应，反应后剩余的空气经空气出气管路10的电子节气门8排出到外界环境中。由于电堆7内发生电化学反应时主要是在阴极产生液态水，因此，冷启动过程中液态水首先会在阴极侧的膜电极和阴极板结冰而堵塞空气进堆流道，使得氧气的还原反应被迫中止，导致冷启动失败。本专利技术提供了一种应用于燃料电池发动机的冷启动辅助装置，该辅助装置能够降低电堆内电化学反应生产的液态水的结冰温度，防止膜电极和双极板上的气体流道堵塞，从而快速实现发动机冷启动。具体的，该冷启动辅助装置包括氯化钾溶液雾化释放装置2，氯化钾溶液雾化释放装置2包括雾化箱体21、水箱23、氯化钾投放盒27以及雾化装置26，氯化钾投放盒27用于将氯化钾粉末投放至雾化箱体21内部，水箱23用于向雾化箱体21内供水，雾化装置26用于将雾化箱体21内部的氯化钾溶液雾化，雾化箱体21通过释放管路22连通于燃料电池发动机的空气进气管路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冷启动辅助装置，用于燃料电池发动机，其特征在于，包括氯化钾溶液雾化释放装置(2)，所述氯化钾溶液雾化释放装置(2)包括雾化箱体(21)、水箱(23)、氯化钾投放盒(27)以及雾化装置(26)，所述氯化钾投放盒(27)用于将氯化钾粉末投放至所述雾化箱体(21)内部，所述水箱(23)用于向所述雾化箱体(21)内供水，所述雾化装置(26)用于将所述雾化箱体(21)内部的氯化钾溶液雾化，所述雾化箱体(21)通过释放管路(22)连通于所述燃料电池发动机的空气进气管路(9)。/n

【技术特征摘要】
1.一种冷启动辅助装置，用于燃料电池发动机，其特征在于，包括氯化钾溶液雾化释放装置(2)，所述氯化钾溶液雾化释放装置(2)包括雾化箱体(21)、水箱(23)、氯化钾投放盒(27)以及雾化装置(26)，所述氯化钾投放盒(27)用于将氯化钾粉末投放至所述雾化箱体(21)内部，所述水箱(23)用于向所述雾化箱体(21)内供水，所述雾化装置(26)用于将所述雾化箱体(21)内部的氯化钾溶液雾化，所述雾化箱体(21)通过释放管路(22)连通于所述燃料电池发动机的空气进气管路(9)。


2.根据权利要求1所述的冷启动辅助装置，其特征在于，所述释放管路(22)与所述空气进气管路(9)的连通位置位于空滤器与空压机(3)之间。

【专利技术属性】
技术研发人员：孙树森，郗富强，孙阳超，程明岩，
申请(专利权)人：潍柴动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37