一种具有快速冷启动功能的燃料电池系统及其启动方法技术方案

本发明专利技术涉及一种具有快速冷启动功能的燃料电池系统及其启动方法，在低温启动时，冷却支路内的冷却液由空压机预热后流入燃料电池电堆对燃料电池电堆内部进行预热，空压机压缩出的高温空气在中空保温盒中对氢气进行预热，氢气和空气流入燃料电池电堆，对燃料电池电堆内部进行预热，热量利用效率高，能快速对燃料电池电堆进行预热，缩短了启动时间；在燃料电池电堆正常工作时，燃料电池电堆的冷却循环与空压机的冷却循环合并为一个，氢气和空气在中空保温盒进行热交换，不需要设置中冷器来对空气进行降温，简化了系统附件，节省了成本，降低了系统能耗，且合适温度的空气和氢气进入燃料电池电堆可以实现其最佳工作效率。电池电堆可以实现其最佳工作效率。电池电堆可以实现其最佳工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种具有快速冷启动功能的燃料电池系统及其启动方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其是涉及一种具有快速冷启动功能的燃料电池系统及其启动方法。

技术介绍

[0002]燃料电池是一种把燃料的化学能直接转化为电能的发电装置，具有效率高、清洁无污染等优点，近几年在交通和分布式电源等领域取得了长足的发展。最常用的质子交换膜燃料电池的最佳工作温度为65℃～80℃，但是，由于质子交换膜燃料电池的电化学反应在水
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气体
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质子(电子)三相界面上进行，当其温度低于0℃以下时，电池内部产生的水会产生结冰现象。为了不引起燃料电池性能损失又实现低温时的快速启动，冷启动问题是燃料电池领域的重点研究方向。
[0003]目前，质子交换膜燃料电池冷启动的方法主要包括以下几类：第一类是在燃料电池电堆停机时尽可能将电堆内部的含水量降低，期望在冷启动时尽可能减少冰的产生，但是在冷启动的过程中，电堆的温度若低于0℃，工作时就会有冰产生，除了会伤及电堆内部的膜、催化剂层、气体扩散层等组件，若电堆温度长时间处于0℃以下，产生的冰量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有快速冷启动功能的燃料电池系统，包括燃料电池电堆(2)、氢气管路、空气管路和冷却液回路，其特征在于，还包括冷却支路和中空保温盒(5)；所述氢气管路包括氢气进气管路和氢气出气管路，氢气进气管路的一端连接储氢罐(1)，另一端连接燃料电池电堆(2)的氢气入口，所述氢气出气管路连接燃料电池电堆(2)的氢气出口，所述氢气进气管路上设有氢气入口阀(3)，所述氢气出气管路上设有氢气出口阀(4)；所述空气管路包括空气进气管路和空气出气管路，所述空气进气管路连接燃料电池电堆(2)的空气入口，所述空气出气管路连接燃料电池电堆(2)的空气出口，所述空气进气管路上设有空气入口阀(6)，所述空气出口管路上设有空气出口阀(9)，所述空气进气管路上设有空压机(7)，所述空压机(7)具有液体冷却结构；所述冷却液回路包括储液箱(11)、水泵(12)、冷却液流入管路和冷却液流出管路，所述冷却液流入管路的一端连接储液箱(11)，另一端连接燃料电池电堆(2)的冷却液入口，所述冷却液流出管路的一端连接燃料电池电堆(2)的冷却液出口，另一端连接储液箱(11)，所述水泵(12)用于输送冷却液；所述冷却支路包括支路流入管路和支路流出管路，所述支路流入管路的一端连接储液箱(11)，另一端连接空压机(7)的冷却入口，所述支路流出管路的一端连接空压机(7)的冷却出口，另一端连接储液箱(11)；所述中空保温盒(5)与空气进气管路和氢气进气管路相配合，空气进气管路和氢气进气管路在中空保温盒(5)内进行热交换。2.根据权利要求1所述的一种具有快速冷启动功能的燃料电池系统，其特征在于，所述中空保温盒(5)内设有一条螺旋形通道，空气进气管路和氢气进气管路均穿过所述螺旋形通道。3.根据权利要求1所述的一种具有快速冷启动功能的燃料电池系统，其特征在于，所述中空保温盒(5)内设有两条螺旋形通道，两条螺旋形通道相互缠绕，空气进气管路和氢气进气管路分别穿过一条螺旋形通道。4.根据权利要求2或3所述的一种具有快速冷启动功能的燃料电池系统，其特征在于，空气进气管路和氢气进气管路内的气体流动方向相反。5.根据权利要求2或3所述的一种具有快速冷启动功能的燃料电池系统，其特征在于，中空保温盒(5)的外壳为保温材料制成，所述中空保温盒(5)内部还填充有保温材料。6.根据权利要求2或3所述的一种具有快...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚乃元，马天才，杨彦博，林维康，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：