[發明專利]一種燃料電池系統及低溫快速啟動方法

有效

• 申請號: 201711261589.0
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN109873179B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 楊林林;安禹臣;孫公權
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M8/04014
• 分類號: H01M8/04014;H01M8/04223
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明涉及燃料電池領域，具體地說是一種燃料電池低溫快速啟動裝置。包括燃燒室用于為重整室提供熱量；重整室用于將甲醇轉化為氫氣；電堆用于將氫氣化學能轉化為電能；電磁閥用于控制氫氣流量；低壓儲氫罐用于儲存氫氣；壓力傳感器用于檢測低壓儲氫罐氫氣壓力；甲醇供給模塊用于為燃燒室、重整室提供甲醇；控制模塊用于控制電磁閥開度、讀取氫氣壓力、調節燃燒室、重整室甲醇供給。本發明通過增加低壓儲氫罐儲存一部分氫氣，并在燃料電池系統啟動時尤其是低溫啟動時將氫氣提供給燃燒室，使燃燒室可以快速升溫達到可以催化甲醇燃燒溫度，縮短燃料電池啟動時間。

技術領域

本發明涉及燃料電池領域，具體地說是一種燃料電池低溫快速啟動裝置。

背景技術

以往燃料電池啟動系統大多采用電加熱啟動，啟動時間較長、加熱不夠均勻、需要消耗大量的電能，尤其是低溫啟動時，很難將燃料電池加熱到適合運行的溫度，甚至有可能在加熱到適合運行的溫度之前將鋰電池的電能耗盡。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出一種在電堆氫氣出口增加電磁閥、低壓儲氫罐、壓力傳感器的氫氣存儲結構，用于加速下一次燃料電池啟動，解決燃料電池低溫啟動難題。并提供一種基于當前環境溫度以及未來一段時間內可能的環境溫度等信息計算低壓儲氫罐需要的儲氫壓力算法，并在下一次燃料電池啟動時根據低壓儲氫罐罐內氫氣壓力及環境溫度向燃燒室提供氫氣，加速燃料電池啟動，并在氫氣儲存不足時額外輔助電加熱以達到所需啟動溫度。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：

一種燃料電池系統，包括燃料供給模塊、燃料燃燒室、燃料重整室、燃料電池電堆，所述燃料供給模塊同時與燃料燃燒室和燃料重整室管路連接，為燃料燃燒室和燃料重整室提供燃料；所述重整室與燃料電池電堆陽極入口管路連通；所述燃料燃燒室為燃料重整室提供熱量、或燃料燃燒室同時為燃料重整室和啟動時的燃料電池電堆提供熱量，所述燃料為液體燃料；

所述燃料電池系統還包括低壓儲氫模塊和控制模塊；所述低壓儲氫模塊包括一低壓儲氫罐、一壓力傳感器和第二電磁閥；所述低壓儲氫罐與所述燃料電池電堆陽極出口或與重整室出口管路連接，所述低壓儲氫罐經第二電磁閥通過出口管路與燃料燃燒室連通，所述低壓儲氫罐內部或出口管路上設置有所述壓力傳感器；所述控制模塊與所述壓力傳感器和第二電磁閥信號連接，即所述控制模塊收到壓力傳感器的控制信號后控制所述電磁閥的動作。

所述液體燃料為甲醇、乙醇、汽油、柴油中的一種或二種以上，所述燃料供給模塊包括燃料儲罐和液泵。

所述低壓儲氫罐與所述燃料電池電堆陽極出口或與重整室出口經第一電磁閥管路連接，所述控制模塊與第一電磁閥信號連接，即所述控制模塊收到壓力傳感器的控制信號后控制第一、第二電磁閥的動作。

所述燃料電池系統包括燃料供給模塊、燃料燃燒室、燃料電池電堆時，所述燃料供給模塊與燃料電池電堆陽極入口管路連接，為燃料電池電堆提供燃料；所述燃料燃燒室為啟動時的燃料電池電堆提供熱量，所述燃料為氫氣；

所述燃料電池系統還包括低壓儲氫模塊和控制模塊；所述低壓儲氫模塊包括一低壓儲氫罐、一壓力傳感器和第二電磁閥；所述低壓儲氫罐與所述燃料電池電堆陽極出口或與重整室出口管路連接，所述低壓儲氫罐經第二電磁閥通過出口管路與燃料燃燒室連通，所述低壓儲氫罐內部或出口管路上設置有所述壓力傳感器；所述控制模塊與所述壓力傳感器和第二電磁閥信號連接，即所述控制模塊收到壓力傳感器的控制信號后控制所述電磁閥的動作。

所述燃料供給模塊包括燃料儲罐和閥門。

所述低壓儲氫罐與所述燃料電池電堆陽極出口或與重整室出口經第一電磁閥管路連接，所述控制模塊與第一電磁閥信號連接，即所述控制模塊收到壓力傳感器的控制信號后控制第一、第二電磁閥的動作。

所述燃料電池系統低溫快速啟動方法，包括以下步驟：