[實用新型]可在低溫環境下啟動的燃料電池系統

有效

• 申請號: 201420090751.2
• 申請日: 2014-02-28
• 公開（公告）號: CN203800126U
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 李亞超;何雍;吳兵;王鴻鵠;陳雪松
• 申請（專利權）人: 上海汽車集團股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04
• 代理公司: 上海元一成知識產權代理事務所(普通合伙) 31268
• 代理人: 趙青

技術領域

本實用新型涉及汽車電磁閥加熱技術，特別是一種可在低溫環境下啟動的燃料電池系統。

背景技術

燃料電池系統越來越廣泛地用作各種應用中的電源。人們還建議將燃料電池系統取代內燃機（ICE）用到機動車輛中。團體聚合物電解質薄膜（PEM）燃料電池包括夾在陽極和陰極之間的薄膜。為了通過電化學反應產生電力，就要向陽極供應氫（H₂），向陰極供應氧（O₂）。

在第一個半電池反應中，氫H₂在陽極分解，產生氫質子H⁺和電子e^-。薄膜是質子導電性和介電性的。因此，質子傳遞過薄膜，而電子卻流過橫跨薄膜連接的電力負載。在第二個半電池反應中，氧O₂在陰極與質子H⁺發生反應，同時獲取電子e^-生成水H₂O。

客戶希望汽車能在冰點以下的氣候條件下工作。對于燃料電池在寒冷氣候下的操作而言，燃料電池系統中的液態和氣態水走主要問題。冷卻系統一般采用去離子水。工作過程中，燃料電池堆裁增濕系統和陰極上產生的水一般可以保證停頓時間（dwe11time）內幾乎所有的燃料電池堆我部件內都有液態或氣態水。在一個大氣壓下溫度低于0℃時，水結成冰，它會阻塞燃料電池堆的流動通道。這些阻塞物發生膨脹，會損壞燃料電池堆裁和／或使得冷卻和增濕系統不能工作。

在現有的燃料電池輔助系統中，排氫電磁閥用于控制氫氣的排放。當燃料電池在冰點以下啟動時，排氫電磁閥由于溫度過低極易結冰，導致冷啟動無法順利打開，影響燃料電池的性能，必須在燃料電池啟動前對其進行加熱處理，否則將無法保證燃料電池系統正常工作。目前國內外針對上述問題還沒有提出很好的解決方法。盡管已有研究集中于燃料電池系統冷啟動的操作與方法，但也僅限于對燃料電池冷啟動的考慮，未充分考慮到排氫電磁閥的冷凝問題，無法保證冷啟動時排氫電磁閥的順利打開。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種解決燃料電池汽車在低溫環境下啟動時排氫電磁閥易發生由于結冰等造成的電磁閥打開失效，以及燃料電池系統啟動不成功等問題的可在低溫環境下啟動的燃料電池系統。

為解決上述技術問題，本實用新型可在低溫環境下啟動的燃料電池系統，包括：燃料電池系統；

氫源與空氣壓縮機，所述氫源與所述空氣壓縮機分別與所述燃料電池系統連接；

排氫電磁閥，所述排氫電磁閥通過氫氣路與所述燃料電池系統連接；其中所述排氫電磁閥的出氣口和所述燃料電池系統的出氣口與排氣口連接；以及

加熱棒，所述加熱棒設置在所述排氫電磁閥內。

優選的，所述空氣壓縮機外設一氣路直接與所述排氫電磁閥的進氣口連接。

優選的，所述氫源為儲氫瓶。

本實用新型可在低溫環境下啟動的燃料電池系統通過加熱棒迅速將排氫電磁閥內的已經凝結的固態冰融化，之后通過空氣壓縮機壓縮后的熱空氣給電磁閥保溫防止電堆生成的液態水或高溫濕氣在通過低溫的電磁閥時再次冷凝結冰。通過加熱棒的加熱能夠迅速的融冰，之后通過空氣壓縮機的熱氣加熱有效的利用了熱量降低了加熱功耗，最終實現快速、低功耗的目的。

附圖說明

圖1為本實用新型可在低溫環境下啟動的燃料電池系統原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型可在低溫環境下啟動的燃料電池系統作進一步詳細說明。

如圖1所示，本實用新型當燃料電池汽車在冰點以下啟動時，通過安裝于排氫電磁閥內的電加熱棒的熱傳導以及空壓機后端壓縮后的熱空氣對流，使粘結堵塞的排氫電磁閥迅速打開。在啟動后如有需要維持加熱，可選擇性的開啟電加熱棒、空壓機、或是二者同時使用。

通過對排氫電磁閥的加熱措施，有效地防止了燃料電池系統在冰點以下啟動時排氫電磁閥由于結冰等造成的電磁閥打開失效，以及導致的燃料電池系統啟動不成功，有效地解決了燃料電池系統在低溫環境下啟動電磁閥的問題。另外，通過加熱棒的加熱能夠迅速的融冰，通過空氣壓縮機的熱氣加熱有效的利用了熱量降低了加熱功耗，最終實現快速、低功耗的目的。

以上已對本實用新型創造的較佳實施例進行了具體說明，但本實用新型創造并不限于實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本實用新型創造精神的前提下還可作出種種的等同的變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權利要求所限定的范圍內。