[實用新型]一種帶蓄熱加熱器的燃料電池冷啟動系統

有效

• 申請號: 201920146192.5
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN209374566U
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 張峰鳴;陳婕;徐晨
• 申請（專利權）人: 上海燃料電池汽車動力系統有限公司
• 主分類號: H01M8/04029
• 分類號: H01M8/04029;H01M8/04302;H01M8/04225;H01M8/04701;H01M8/2485
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所(普通合伙) 31251
• 代理人: 郭桂峰

本實用新型涉及燃料電池技術領域，提供了一種帶蓄熱加熱器的燃料電池冷啟動系統，包括電堆，所述電堆是指一種能量轉化裝置，及用于冷卻所述電堆的主冷卻系統，用于給所述電堆保溫和加熱的微泵循環系統，所述微泵循環系統包括微泵、備用電源及蓄熱加熱器，所述微泵用于控制冷卻液循環，所述備用電源在所述電堆關閉時，用于給所述微泵提供電力，所述蓄熱加熱器用于吸收儲存熱量及釋放熱量，所述電堆、所述微泵及所述蓄熱加熱器連接形成第一回路。本實用新型能夠提高燃料電池冷啟動效率，保護燃料電池，提高電池的性能和壽命。

技術領域

本實用新型涉及燃料電池技術領域，尤其是指提供了一種帶蓄熱加熱器的燃料電池冷啟動系統。

背景技術

燃料電池是一種將存在于燃料和氧化劑中的化學能直接轉化為電能的電化學裝置，是繼火電、水電和核電之后的第四種發電方式。其中，質子交換膜燃料電池(PEMFC)是燃料電池的一種，其單電池由陽極、陰極和質子交換膜組成，陽極為氫燃料發生氧化的場所，陰極為氧化劑還原的場所。其發電過程不涉及氫氧燃燒，能量轉換率高，發電時不產生污染，發電單元模塊化，可靠性高，組裝和維修都很方便，工作時也沒有噪音。因此，質子交換膜燃料電池電源是一種清潔、高效的綠色環保電源。但是，由于質子交換膜燃料電池的電化學反應在水-氣體-質子(電子)三相界面上進行，溫度低于零度時啟動，電池內部產生的水會產生結冰現象，同時阻塞反應區的氣體通道，造成質子交換膜的破裂從而影響電池性能。因此，保證質子交換膜燃料電池的冷啟動安全性是提高電池性能和壽命的一個關鍵問題。

發明內容

為解決上述技術問題，本實用新型的主要目的在于提供了一種帶蓄熱加熱器的燃料電池冷啟動系統，能夠提高燃料電池冷啟動效率，保護燃料電池，提高電池的性能和壽命。

為達成上述目的，本實用新型應用的技術方案是：提供了一種帶蓄熱加熱器的燃料電池冷啟動系統，包括電堆，所述電堆是指一種能量轉化裝置，及用于冷卻所述電堆的主冷卻系統，用于給所述電堆保溫和加熱的微泵循環系統，所述微泵循環系統包括微泵、備用電源及蓄熱加熱器，所述微泵用于控制冷卻液循環，所述備用電源在所述電堆關閉時，用于給所述微泵提供電力，所述蓄熱加熱器用于吸收儲存熱量及釋放熱量，所述電堆、所述微泵及所述蓄熱加熱器連接形成第一回路。

本技術方案中，在電堆正常運行時，主冷卻系統開啟，通過冷卻液對電堆進行冷卻，同時，還添加了微泵循環系統，當電堆溫度過高時，蓄熱加熱器吸收熱量并儲存起來，同時也能給電堆降溫，將電堆溫度穩定在適合范圍內；當電堆溫度過低時，蓄熱加熱器可以把儲存的熱量釋放出來，用于給電堆升溫，增加了電堆溫度的穩定性，此時，蓄熱加熱器的工作無需額外提供動力，節省了能源。在電堆停止運行時，在執行保溫模式下，微泵循環系統可以給電堆保溫，使電堆溫度維持在零攝氏度以上一段時間，防止因結冰膨脹損壞電堆，同時實現快速冷啟動。

在本實施例中優選，所述蓄熱加熱器為分離結構，包括第一端部、加熱片及第二端部，所述第一端部與所述第二端部將所述加熱片夾持在二者之間，所述第一端部與所述微泵連接，所述第二端部與所述主冷卻系統連接。

本技術方案中，采用了分離的相變蓄熱材料，中間夾層為PTC加熱片，由于該特殊的分離結構存在兩個換熱管道，以實現不同模式的運行。

在本實施例中優選，所述第一端部設有金屬導熱片隔離形成的第一分離腔室，所述第一分離腔室填充有相變溫度為70-80℃的第一相變材料；

所述第二端部設有金屬導熱片隔離形成的第二分離腔室，所述第二分離腔室填充有相變溫度為40-50℃的第二相變材料。