[發明專利]一種燃料電池發動機系統及其啟動方法

有效

• 申請號: 200910011619.1
• 申請日: 2009-05-18
• 公開（公告）號: CN101557006A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發明（設計）人: 孫茂喜;胡軍;孫德堯
• 申請（專利權）人: 新源動力股份有限公司
• 主分類號: H01M8/24
• 分類號: H01M8/24;H01M8/04
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司
• 代理人: 高永德

技術領域

本發明屬于燃料電池領域，尤其涉及質子交換膜燃料電池發動機啟動。?

背景技術

質子交換膜燃料電池可以用作車、船的動力裝置。以質子交換膜燃料電池為動力裝置的發動機的工作方式與內燃機類似，必須連續不斷地把氫燃料和氧化劑送入電池，并連續排出反應產物水和一定的廢熱以維持電池物料與熱的平衡。所以為維持質子交換膜燃料電池發動機系統連續工作，質子交換膜燃料電池發動機系統通常包括空氣系統、氫氣系統和冷卻部分。空氣系統向燃料電池提供具有一定壓力、濕度和溫度的空氣量，保證氧化劑的供應；氫氣系統提供具有相應壓力、濕度和溫度的氫氣量，滿足還原劑的需求；冷卻部分保證燃料電池需要的工作溫度。?

質子交換膜燃料電池發動機工作通常還需要低壓控制電(12V或24V)和高壓電源。低壓控制電作為發動機各控系統所需電源。對于電電混合燃料電池發動機，高壓電源既作為發動機的輔助動力電源，也作為燃料電池發動機啟動電源，用于燃料電池發動機空氣供給裝置的啟動，待發動機啟動后，燃料電池發動機所需動力電才實現自給，同時發動機實現對外供電。?

電電混合燃料電池發動機的啟動，因為有現成動力電，啟動起來比較容易，但對于純燃料電池發動機來說，其啟動就比較麻煩。通常有以下幾種啟動方式：一是采用低壓控制電用DC/DC升壓啟動，這種方式的不足是：對控制電源容量要求較大，一般情況下很難滿足要求。二是采用增加高壓啟動電源的方法，一般是用鉛酸蓄電池作為高壓電源，這種方式的不足是：鉛酸蓄電池輸出電壓通常為12V，需用多臺鉛酸蓄電串聯的辦法才能達到需要的電壓，這樣必然要增加發動機的重量和空間，這是發動機很難做到的；三是采用電電混合用的鋰電池，這種方式的不足是：鋰電池可靠性較差，成本較高，控制系統也較復雜，并且鋰電池滿足電壓和容量需求，裝節也需很多，重量和體積也很大。?

發明內容

本發明的目的是提供一種燃料電池發動機系統及其簡單的啟動方法。?

本發明的技術方案是：一種燃料電池發動機系統，包括燃料電池堆、氫氣系統、空氣系統和冷卻系統，空氣系統包括由管道連通的空氣濾清器、供氣裝置和濕焓轉換裝置，其結構在于所述空氣系統中，在濕焓轉換裝置的空氣出口與燃料電池堆的空氣進口之間的管道上串接一個出口單向閥，出口單向閥的出氣口與燃料電池堆的空氣進口連接，出口單向閥的進氣口與濕焓轉換裝置的空氣出口連接；所述空氣系統還包括一個附加支路，所述附加支路由用管道連通的附加支路單向閥、儲氣裝置、電磁閥和快裝充氣閥組成，所述儲氣裝置上有三個接口，儲氣裝置上的第一個接口與附加支路單向閥的出氣口連接，該附加支路單向閥的進氣口連接在空氣系統的供氣裝置與濕焓轉換裝置連接的管路上，儲氣裝置上的第二個接口與所述附加支路上的電磁閥的進氣口連接，該電磁閥出氣口連接在空氣系統的濕焓轉換裝置與燃料電池堆連接的管路上，儲氣裝置上的第三個接口與所述附加支路上的快裝充氣閥的出氣口連接，該快裝充氣閥的進氣口是與燃料電池發動機系統外部的提供壓力空氣的裝置的連接口。?

本發明所述的一種燃料電池發動機系統，其結構在于所述附加支路管路的截面積是空氣系統管路的截面積的15％～70％。?

本發明所述的一種燃料電池發動機系統，其所述儲氣裝置的儲氣量為標準狀態下：0.5～1.5L/kW，儲氣裝置內儲存的氣體的壓力與空氣系統的供氣裝置供給的最高空氣壓力相同。?

本發明所述的一種燃料電池發動機系統，其結構在于所述儲氣裝置是儲氣罐。?