[發明專利]一種利用合金儲氫材料低溫啟動車用燃料電池系統及方法

在審

• 申請號: 201711364273.4
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN108011114A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 盧璐;孫基文;徐洪峰;朱少敏;徐冰;鄧晗
• 申請（專利權）人: 大連交通大學
• 主分類號: H01M8/00
• 分類號: H01M8/00;H01M8/04089;H01M8/04276;H01M8/04701;H01M8/24;H01M10/615;H01M10/625;H01M10/6561;H01M10/657
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 高永德;李洪福

1.一種利用合金儲氫材料低溫啟動車用燃料電池系統，包括燃料電池堆(2)、空氣路分系統(17)、氫路分系統、冷卻液路分系統和控制電路分系統，燃料電池堆(2)上設有電堆溫度傳感器(12)，電堆溫度傳感器(12)通過通訊線與中央控制器(6)相連，空氣路分系統包括通過管路依次連接在燃料電池堆(2)的空氣進口管路上的增濕器、空壓機和空氣濾清器，其特征在于：所述的氫路分系統包括兩個支路，一個為合金儲氫罐支路，另一個為高壓氣瓶支路，所述高壓氣瓶支路包括高壓氣瓶(16)、氣瓶電磁閥(7)和三通電磁閥(8)，氣瓶電磁閥(7)進口與高壓氣瓶(16)出口通過管路相連，三通電磁閥(8)的1口通過管路與氣瓶電磁閥(7)出口相連，三通電磁閥(8)的3口通過管路與電堆減壓器(11)相連，電堆減壓器(11)與燃料電池堆(2)氫氣進口相連，氣瓶電磁閥(7)和三通電磁閥(8)通過通訊線與中央控制器(6)相連；所述合金儲氫罐支路包括合金儲氫罐(4)、儲氫罐電磁閥(10)、儲氫罐減壓器(9)和儲氫罐壓力傳感器(14)，所述合金儲氫罐(4)是不銹鋼制成的密封罐，罐內充填有儲氫材料，合金儲氫罐(4)置于冷卻液路分系統的水箱(3)內，合金儲氫罐(4)上設有進口和出口，儲氫罐電磁閥(10)通過管路連接在合金儲氫罐(4)出口和三通電磁閥(8)與電堆減壓器(11)相連的管路之間，儲氫罐減壓器(9)通過管路連接在合金儲氫罐(4)進口和三通電磁閥(8)的2口之間，儲氫罐壓力傳感器(14)設置在合金儲氫罐(4)上，儲氫罐壓力傳感器(14)通過通訊線與中央控制器(6)相連；所述冷卻液路分系統包括水箱(3)、循環水泵(5)、散熱器(13)和水箱溫度傳感器(15)，水箱(3)內充滿冷卻液，水箱(3)出口通過管道與循環水泵(5)進口相連，循環水泵(5)出口與燃料電池堆(2)的冷卻液進口相連，散熱器(13)連接在水箱(3)進口與燃料電池堆(2)的冷卻液出口之間的管路上，水箱溫度傳感器(15)設置在水箱(3)上，水箱溫度傳感器(15)通過通訊線與中央控制器(6)相連。

2.如權利要求1所述一種利用合金儲氫材料低溫啟動車用燃料電池系統，其特征在于：所述的合金儲氫罐(4)內充填的儲氫材料為鑭鎳五，化學式為LaNi5。

3.如權利要求1所述一種利用合金儲氫材料低溫啟動車用燃料電池系統，其特征在于：所述的水箱(3)內的冷卻液為乙二醇水溶液。

4.權利要求1所述一種利用合金儲氫材料低溫啟動車用燃料電池系統的運行方法，包括常溫啟動和低溫啟動，其特征在于：所述低溫啟動的方法如下：中央控制器(6)控制打開氣瓶電磁閥(7)，將三通電磁閥(8)的1口和2口接通、3口關閉，關閉儲氫罐電磁閥(10)，高壓氣瓶中的氫氣經儲氫罐減壓器(9)向合金儲氫罐(4)充氫，儲氫材料充氫時放熱，加熱水箱(3)中的冷卻液，在水箱溫度傳感器(15)檢測到冷卻液達到設定溫度時，中央控制器(6)啟動冷卻液路分系統的循環水泵(5)，向燃料電池堆(2)提供冷卻液，當電堆溫度傳感器(12)檢測到燃料電池堆(2)達到設定的可操作溫度時，中央控制器(6)控制打開儲氫罐電磁閥(10)，同時控制開啟各分系統，氫路分系統向燃料電池堆(2)供氫，空氣路分系統向燃料電池堆(2)供氧，冷卻液路分系統進行冷卻液循環，燃料電池系統(1)低溫啟動成功；所述常溫啟動包括合金儲氫罐(4)供氫和高壓氣瓶供氫兩種模式，合金儲氫罐(4)供氫模式的方法如下：中央控制器(6)控制關閉氣瓶電磁閥(7)，將三通電磁閥(8)的1口和3口接通、2口關閉，打開儲氫罐電磁閥(10)，同時控制開啟各分系統，氫路分系統向燃料電池堆(2)供氫，空氣路分系統向燃料電池堆(2)供氧，冷卻液路分系統進行冷卻液循環，燃料電池系統(1)合金儲氫罐(4)供氫模式的常溫啟動完成；高壓氣瓶(16)供氫模式的方法如下：在儲氫罐壓力傳感器(14)檢測到合金儲氫罐(4)的壓力降到設定值時，即合金儲氫罐的氫氣即將用完，中央控制器(6)控制打開氣瓶電磁閥(7)，同時關閉儲氫罐電磁閥(10)，這時，三通電磁閥是1口和3口接通、2口關閉的狀態，其它分系統維持開啟狀態，切換成高壓氣瓶(16)供氫模式。