一种燃料电池阴极再循环低温启动系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种燃料电池阴极再循环低温启动系统及其控制方法，系统包括空气供应子系统，氢气供应子系统，冷却循环子系统，通过系统控制，使热空气直接对MEA进行加热，电堆输出的电能使PTC加热冷却液，还控制电堆运行条件以增加其自产热从而联合对电堆进行加热升温，最大化利用能量对电堆进行加热升温，增强低温启动能力；当电堆出口冷却液温度达到0℃时，电堆预热升温阶段完成。与现有技术相比，本发明专利技术有助于实现低温环境下燃料电池的快速启动，降低燃料电池的低温启动的故障率，延长低温下燃料电池的使用寿命。电池的使用寿命。电池的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池阴极再循环低温启动系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其是涉及一种燃料电池阴极再循环低温启动系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池是一种直接将燃料(如氢气)的化学能转化为电能的电化学发电装置。只要不断地供应燃料和氧化剂(空气或氧气)，燃料电池就能源源不断地输出电能，以及产物水和热量。其具有发电效率高，低噪音，零排放和动态响应快等优点，被认为是清洁和高效的新能源发电装置之一，可被广泛地应用于汽车领域。
[0003]然而在低温(＜0℃)下燃料电池生成的水可能结冰，冰覆盖扩散层，催化层，阻碍反应物的气体传输，降低膜内质子传导能力，降低性能输出，进而影响电堆在低温下的启动能力，为适应环境全天候和全地区的广泛使用，加快对燃料电池低温冷启动的研究具有重要意义。
[0004]现有技术可分为采用保温和加热的方法，保温是将电池温度维持在0℃以上，避免其发生冷启动过程，但此方法耗能严重，需要额外增加系统的复杂程度。加热一般采用PTC或氢气催化对冷却液加热，如利用氢/氧催化反应放热进而加热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池阴极再循环低温启动系统，包括电堆，连接电堆阴极的空气供应子系统，连接电堆阳极的氢气供应子系统，其特征在于，还包括与电堆连接的冷却循环子系统，分别与空气供应子系统、氢气供应子系统连接的废气混合箱以及用以控制各子系统的控制器。2.根据权利要求1所述的燃料电池阴极再循环低温启动系统，其特征在于，所述空气供应子系统包括空气过滤器，该空气过滤器的空气进气管路与空气质量流量计、空气压缩机、中冷器和进堆温压一体传感器依次连接，所述空气循环泵所在管道接入中冷器和进堆传感器之间，与三通阀相连，所述三通阀的另外两端分别连接气液分离器和废气混合箱，气液分离器另外两端与电堆阴极出口和电磁阀相连。3.根据权利要求2所述的燃料电池阴极再循环低温启动系统，其特征在于，所述三通阀根据控制器的指令，控制电堆出口排出的空气循环量，所述空气循环泵根据控制器的指令，控制空气循环，在低温冷启动情形下，通过控制三通阀和空气循环泵，使部分高温空气回流。4.根据权利要求1所述的燃料电池阴极再循环低温启动系统，其特征在于，所述氢气供应子系统包括高压氢气罐，该高压氢气罐的氢气进气管道依次安装有减压阀、氢气进气比例阀、氢气引射器和阳极进气压力传感器后接入电堆的阳极入口。5.根据权利要求4所述的燃料电池阴极再循环低温启动系统，其特征在于，所述电堆的阳极出口设有一管路，该管路设有气液分离器，所述气液分离器的一处连接用以循环氢气的氢气循环泵，所述氢气循环泵接入阳极入口处的氢气进气管道，并与所述氢气引射器并联，另一处分别通过排氢电磁阀、排水电磁阀连接废气混合箱。6.根据权利要求2所述的燃料电池阴极再循环低温启动系统，其特征在于，所述冷却循环子系统包括循环水泵、散热器总成、节温器、PTC加热器和三通阀，所述冷却循环子系统的中冷器回路设有电磁阀，电堆冷却循环入口设有三通阀和PTC加热器。7.根据权利要求6所述的燃料电池阴极再循环低温启动系统，其特征在于，所述空气供应子系统、所述氢气供应子系统和所述冷却循环子系统分别设有用以检测进堆流体的温度和压力的温度传感器和压力传感器。8.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：许思传，刘鹏程，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：