一种燃料电池冷启动系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种燃料电池冷启动系统，包括燃料电池电堆、供气部、气液分离部、换向阀和尾排部，供气部与燃料电池电堆连通，气液分离部分别与供气部和燃料电池电堆连通，换向阀设置于气液分离部和燃料电池电堆之间，尾排部与换向阀连通，本实用新型专利技术通过将供气部与气液分离部新增一条管路连通，将供气部本身产生的热空气引入气液分离部，溶解气液分离部及相关回路中的小冰块，再将气液分离部通过换向阀连接尾排部，通过切换换向阀的阀位连通气液分离部和尾排部，使得小冰块及热溶解后的水产物由尾排部排出，无需额外增加电加热辅件，仅使用系统启动后本身产生的热空气破冰，且只对易结冰件加热，不仅提高了能源利用率，而且大大缩短了加热时间。短了加热时间。短了加热时间。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池冷启动系统


[0001]本技术涉及燃料电池汽车
，尤其是指一种燃料电池冷启动系统。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池通过氢气与氧气反应产生电能与水，因其具有无污染、高效率、低噪音、运行稳定等优点而广泛应用于汽车、备用电源、军工等领域。燃料电池反应时阳极端会产生大量反应水，反应水混合氢气经过气液分离器，分离出的液态水由排水阀按一定方式排出，分离出的氢气经过回氢系统(循环泵、引射器等)重新进入进氢管路，从而极大地提高氢气利用率。然而由于气液分离器分离效率的原因，在回氢模块的气液分离部、排水阀等部件中不可避免地会残留部分反应水，当燃料电池系统在低温环境停机一段时间后，这些残留反应水会在回路中凝结成小冰块，此时在燃料电池系统冷启动时，由于氢气回路结冰存在小冰块会造成排水阀会被小冰块堵住导致氢气无法在管路中正常流通或是回路中的小冰块被高压氢气吹入电堆会对燃料电池电堆内部膜电极、质子交换膜造成损坏导致燃料电池系统无法正常启动等问题，针对上述问题，现有解决方案主要是在排水阀上单独设计电加热辅件，或者在与排水电磁阀相连的管路接头上设计电加热辅件，该方案可实现接头的快速加热且不影响其散热，但是，该方案需要提供额外的电加热辅件，启动时会产生更高的能量浪费。

技术实现思路

[0003]为此，本技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中新增额外的电加热辅助去冰导致能量浪费的问题，因此，有必要提供一种能提高能量利用率的燃料电池冷启动系统。
[0004]为解决上述技术问题，本技术提供了一种燃料电池冷启动系统，包括：
[0005]燃料电池电堆，其包括阴极端和阳极端，所述阴极端用于空气的输入与输出，所述阳极端用于氢气的输入与输出；
[0006]供气部，其与所述燃料电池电堆的阴极端连通，所述供气部用于产生并输送热空气；
[0007]气液分离部，其分别与所述供气部和燃料电池电堆的阳极端连通，所述气液分离部可被所述供气部输送的热空气加热；
[0008]换向阀，其设置于所述气液分离部和燃料电池电堆的阳极端之间，所述换向阀用于切换所述气液分离部与燃料电池电堆之间的连通状态。
[0009]在本技术的一个实施例中，所述供气部与气液分离部之间设置有可调节开度的开关阀。
[0010]在本技术的一个实施例中，所述供气部与所述燃料电池电堆的阳极端之间设置有单向阀，所述单向阀用于防止热空气加热产生的水产物进入所述燃料电池电堆。
[0011]在本技术的一个实施例中，还包括供氢部，其与所述换向阀连通，所述供氢部
用于输送氢气。
[0012]在本技术的一个实施例中，所述供氢部与所述换向阀之间设置有比例阀，所述比例阀用于调节输入氢气的压力。
[0013]在本技术的一个实施例中，所述供气部与所述燃料电池电堆之间设置有增湿器，所述增湿器用于增加空气湿度。
[0014]在本技术的一个实施例中，所述尾排部与所述气液分离部连通。
[0015]在本技术的一个实施例中，所述尾排部与所述气液分离部之间设置有排水阀。
[0016]在本技术的一个实施例中，所述换向阀为三位四通换向阀。
[0017]在本技术的一个实施例中，所述供气部为空压机。
[0018]本技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0019]本技术所述的燃料电池冷启动系统，通过将供气部与气液分离部新增一条管路连通，将供气部本身产生的热空气引入气液分离部，溶解气液分离部及相关回路中的小冰块，再将气液分离部通过换向阀连接尾排部，通过切换换向阀的阀位连通气液分离部和尾排部，使得小冰块及热溶解后的水产物由尾排部排出，无需额外增加电加热辅件，仅使用系统启动后本身产生的热空气去冰，且只对易结冰件加热，不仅提高了能源利用率，而且大大缩短了加热时间。
附图说明
[0020]为了使本技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本技术的具体实施例并结合附图，对本技术作进一步详细的说明，其中
[0021]图1是本技术优选实施例中燃料电池冷启动系统在冷启动时的示意图；
[0022]图2是图1中燃料电池冷启动系统在正常运行时的示意图；
[0023]图3是图1中燃料电池冷启动系统在停机时的示意图。
[0024]说明书附图标记说明：1、燃料电池电堆；2、供气部；3、气液分离部；4、换向阀；5、尾排部；6、开关阀；7、单向阀；8、供氢部；9、比例阀；10、增湿器；11、排水阀。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本技术的限定。
[0026]本技术的一种燃料电池冷启动系统优选的一实施例。
[0027]参照图1至图3所示，一种燃料电池冷启动系统，包括：
[0028]燃料电池电堆1，燃料电池电堆1包含阴极端和阳极端，阴极端用于空气的输入与输出，阳极端用于氢气的输入与输出。
[0029]供气部2，供气部2与燃料电池电堆1的阴极端连通，供气部2为空压机，空压机用于压缩产生热空气并将热空气输送至燃料电池电堆1，以加热燃料电池电堆1或者对燃料电池电堆1的阴极端进行吹扫。。
[0030]气液分离部3，气液分离部3分别与供气部2和燃料电池电堆1的阳极端连通，在燃料电池冷启动系统在冷启动时，气液分离部3可被供气部2输送而来的热空气加热，进而溶
解气液分离部3在低温环境下凝结而成的冰块。
[0031]换向阀4，换向阀4设置于气液分离部3和燃料电池电堆1的阳极端之间，换向阀4为三位四通电磁阀，换向阀4通过切换阀位来切换气液分离部3与燃料电池电堆1之间的连通状态。
[0032]尾排部5，尾排部5与换向阀4连通，尾排部5用于将气液分离部3中产生经由换向阀4的水产物排出，当燃料电池冷启动系统在冷启动时，换向阀4切换阀位，使气液分离部3和尾排部5通过换向阀4连通，供气部2产生热空气，并将热空气输送至气液分离部3，对气液分离部3进行加热溶解小冰块，冰块溶解形成的水产物经由换向阀4，通过尾排部5排出。
[0033]具体的，供气部2与气液分离部3之间设置有开关阀6，开关阀6可调节开度，当燃料电池冷启动系统在冷启动时，开关阀6可依据实际情况调节开度量，进而控制供气部2输送热空气的流量。
[0034]具体的，供气部2与燃料电池电堆1的阳极端之间设置有单向阀7，单向阀7用于防止热空气加热产生的水产物进入燃料电池电堆1的阳极端,当供气部2产生并输送热空气至气液分离部3时，热空气沿途会加热管路进行去冰，然而由于燃料电池电堆1阳极端与气液分离部3连接，因此热空气进行吹扫加热时会有将冰块吹入燃料电池电堆1的风险，单向阀7可有效防止冰块进入燃料电池电堆1，避免燃料电池电堆1内部产生损坏。
[0035]具体的，还包括供氢部8，供氢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池冷启动系统，其特征在于，包括：燃料电池电堆，其包括阴极端和阳极端，所述阴极端用于空气的输入与输出，所述阳极端用于氢气的输入与输出；供气部，其与所述燃料电池电堆的阴极端连通，所述供气部用于产生并输送热空气；气液分离部，其分别与所述供气部和燃料电池电堆的阳极端连通，所述气液分离部可被所述供气部输送的热空气加热；换向阀，其设置于所述气液分离部和燃料电池电堆的阳极端之间，所述换向阀用于切换所述气液分离部与燃料电池电堆之间的连通状态；尾排部，其与所述换向阀连通，所述尾排部用于将所述气液分离部中产生经由所述换向阀的水产物排出。2.根据权利要求1所述的燃料电池冷启动系统，其特征在于，所述供气部与气液分离部之间设置有可调节开度的开关阀。3.根据权利要求1所述的燃料电池冷启动系统，其特征在于，所述供气部与所述燃料电池电堆的阳极端之间设置有单向阀，所述单向阀用于防止热空...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振宇，刘国庆，徐加忠，王聪康，陆宝发，
申请(专利权)人：苏州弗尔赛能源科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：