[發明專利]利用石墨板通直流電加熱質子交換膜燃料電池冷啟動裝置

有效

• 申請號: 201710082496.5
• 申請日: 2017-02-15
• 公開（公告）號: CN106784922B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 王世學;李林軍;岳利可
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01M8/04007
• 分類號: H01M8/04007;H01M8/04225;H01M8/241
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

本發明公開了一種利用石墨板通直流電加熱質子交換膜燃料電池冷啟動裝置，包括鋰電池組、燃料電池堆和變壓片充電器；燃料電池堆由多個層疊布置的燃料電池片構成；燃料電池堆中相鄰的兩個燃料電池片之間設有水槽密封墊片，水槽密封墊片的兩側分別設有一鋁片，鋁片的一部分夾在兩個燃料電池片之間，鋁片的另一部分外露于燃料電池片，在鋁片的外露部分上設有接線柱孔；正極石墨板上固定有一熱電偶，熱電偶連接至一溫控器，鋰電池組與溫控器之間設有手動控制旁路；燃料電池堆通過兩個鋁片與鋰電池組和溫控器串聯后形成第一回路；燃料電池堆、變壓片充電器和溫控器串聯后形成第二回路。能夠在不改變電池結構的情況下，實現電池在較低溫度下冷啟動成功。

技術領域

本發明涉及一種用于質子交換膜燃料電池冷啟動及加熱裝置。

背景技術

日益增加的能源消耗需求與日益枯竭的化石能源之間的矛盾近年來越發凸顯。燃料電池作為一種清潔能源轉化裝置,將化學能直接轉化為電能，因而具有較高的能源轉化效率。在眾多燃料電池中，質子交換膜燃料電池具有能量密度高、工作溫度低、無污染物排放等優點，成為世界各國研究的熱點。但是，質子交換膜燃料電池的冷啟動能力是其商業化進程中的主要瓶頸技術之一。目前質子交換膜燃料電池冷啟動問題的解決方案主要有以下幾種：1.在電池內部布置電加熱絲，例如把電加熱絲布置在膜電極表面或集流板外側；2.在電池外部加循環水加熱系統，在冷啟動之前或啟動過程中對電池進行加熱；3.充分利用電池內電化學反應釋放的熱量，實現燃料電池的自啟動。就前兩種方法而言，一是需要對電池結構進行改造，二是電加熱絲的布置會增加電池內阻，降低電池性能，甚至破壞膜電極。針對第三種方法，研究表明利用電化學反應熱的冷啟動方式只能在較高溫度(約-5-0℃)下啟動成功，這種啟動方式在燃料電池實際應用方面是不能滿足要求的。因此，提高質子交換膜燃料電池冷啟動能力的技術還有待開發。

發明內容

針對上述現有技術，本發明提供一種利用石墨板通直流電加熱質子交換膜燃料電池冷啟動裝置，能夠在不改變電池結構的情況下，實現電池在較低溫度下冷啟動成功。

為了解決上述技術問題，本發明提出的一種利用石墨板通直流電加熱質子交換膜燃料電池冷啟動裝置，包括鋰電池組、燃料電池堆和鋰電池變壓片充電器，所述鋰電池組與所述燃料電池堆連接；所述燃料電池堆由多個層疊布置的燃料電池片構成；所述燃料電池堆中相鄰的兩個燃料電池片中，其中一個燃料電池片的正極石墨板上帶有水槽的一面與另一個燃料電池片的負極石墨板的光滑面之間設有水槽密封墊片，所述水槽密封墊片的兩側分別設有一鋁片，所述鋁片的一部分夾在兩個燃料電池片之間，所述鋁片的另一部分外露于燃料電池片，在所述鋁片的外露部分上設有接線柱孔；所述正極石墨板上固定有一熱電偶，所述熱電偶連接至一溫控器，所述溫控器為熱敏電阻繼電器控制器，所述熱敏電阻繼電器控制器包括電磁繼電器，所述熱電偶用以測量所述正極石墨板的溫度變化，起到控制所述電磁繼電器吸合或釋放；所述鋰電池組與所述熱敏電阻繼電器控制器之間設有手動控制旁路，該手動控制旁路上設有手動控制開關；所述燃料電池堆通過兩個鋁片與所述鋰電池組和熱敏電阻繼電器控制器串聯后形成第一回路；所述燃料電池堆、鋰電池變壓片充電器和所述熱敏電阻繼電器控制器串聯后形成第二回路；所述鋰電池變壓片充電器連接在所述燃料電池堆和所述鋰電池組之間。

進一步講，本發明中，所述鋁片上設置的接線柱孔用以和導線用螺栓擠壓連接。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：