[發明專利]燃料電池的冷啟動系統

有效

• 申請號: 201910548091.5
• 申請日: 2019-06-24
• 公開（公告）號: CN110233272B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 吳炎花;林業發;王志斌;徐吉林;陳建平
• 申請（專利權）人: 上海電氣集團股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04223
• 分類號: H01M8/04223;H01M8/04225;H01M8/04007;H01M8/04029;H01M8/0438;H01M8/0432;H01M8/04089
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 薛琦;張冉

本發明提供一種燃料電池的冷啟動系統，所述燃料電池包括冷卻劑入口以及冷卻劑出口，所述冷啟動系統包括調節閥、水泵、加熱器、以及供氣管集成腔，供氣管集成腔的內壁分布有冷卻劑管，供氣管集成腔內設置有氫氣循環管路以及空氣循環管路，氫氣循環管路以及空氣循環管路用于分別向所述燃料電池提供氫氣和空氣；冷卻劑出口通過水泵與所述調節閥的入口連接，所述調節閥的第一出口通過第一連接管路與所述冷卻劑管的一端連通，冷卻劑管的另一端與所述冷卻劑入口連通，第一連接管路上設置有加熱器，所述加熱器用于加熱所述冷卻劑管內的冷卻劑。本發明技術方案可以實現對氫氣循環管路、空氣循環管路以及燃料電池的全面加熱，加熱效率高。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，具體涉及一種燃料電池的冷啟動系統。

背景技術

燃料電池系統是一種氫氣和氧氣通過電化學反應發電，并產生水的系統。在實際應用時，燃料電池系統通常需要滿足低溫(例如：-30℃-0℃)環境下啟動并運行。由于燃料電池在運行過程中有水的產生，燃料電池內部以及供氣管路里都會有液態水，當燃料電池的當前運行周期結束后，液態水在低溫環境會出現冷凝或結冰的現象，影響燃料電池的下一次正常啟動及運行。

現有技術中，在燃料電池需要低溫冷啟動時，通常利用多個加熱器對燃料電池的氣體管路(氫氣管路以及空氣管路)進行單獨局部加熱，不僅加熱系統復雜，熱損失較大，而且不能實現全面均勻的對燃料電池內部以及氣體管路進行加熱，導致加熱效率低下。

發明內容

本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術中在燃料電池需要低溫冷啟動時不能高效全面的對燃料電池內部以及氣體管路進行加熱的缺陷，提供一種燃料電池的冷啟動系統。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題：

一種燃料電池的冷啟動系統，所述燃料電池包括冷卻劑入口以及冷卻劑出口，所述冷啟動系統包括調節閥、水泵、加熱器、以及供氣管集成腔，所述供氣管集成腔的內壁分布有冷卻劑管，所述供氣管集成腔內設置有氫氣循環管路以及空氣循環管路，所述氫氣循環管路以及空氣循環管路用于分別向所述燃料電池提供氫氣和空氣；所述冷卻劑出口通過水泵與所述調節閥的入口連接，所述調節閥的第一出口通過第一連接管路與所述冷卻劑管的一端連通，所述冷卻劑管的另一端與所述冷卻劑入口連通，所述第一連接管路上設置有加熱器，所述加熱器用于加熱所述冷卻劑管內的冷卻劑。

較佳地，所述調節閥包括第二出口，所述第二出口通過第二連接管路與所述冷卻劑入口連通，所述第二連接管路上設置有散熱器，所述散熱器用于在所述加熱器關閉后并且所述燃料電池的溫度高于預設閾值時對所述燃料電池進行散熱。

較佳地，所述供氣管集成腔的外表面設置有保溫層。

較佳地，所述冷卻劑管以蛇形或同心圓形固定在所述供氣管集成腔的內壁上。

較佳地，所述燃料電池還包括第一進氣口以及第一出氣口；所述氫氣循環管路包括第一進氣管、第一出氣管以及第一旁路管，所述第一進氣管的一端與儲氫罐連通，所述第一進氣管的另一端通過進氫閥與所述第一進氣口連通，所述第一出氣管的一端與所述第一出氣口連通，所述第一出氣管的另一端與外部空氣連通，所述第一進氣管與所述第一出氣管通過所述第一旁路管互相連通，所述第一旁路管上設置有氫氣旁路電磁閥。

較佳地，所述氫氣循環管路還包括第二旁路管、水氣分離裝置以及氫氣循環泵，所述水氣分離裝置的入氣口連接所述第一出氣管的另一端，所述水氣分離裝置的第一出氣口連接所述第二旁路管的一端，所述水氣分離裝置的第二出氣口與外部空氣連通，所述第二旁路管上設置有所述氫氣循環泵，所述第二旁路管的另一端與所述第一進氣管連通，其中，所述水氣分離裝置用于分離氫氣與水蒸氣。