[发明专利]一种燃料电池冷启动装置及其方法

说明书

一种燃料电池冷启动装置及其方法，其中，第一气路系统、第二气路系统以及加热组件均受控于中央控制系统。冷启动时，第一气路系统通过压缩空气产生热量对燃料电池电堆的阴极进行加热，第二气路系统动输送氢气以供燃料电池电堆进行氢氧反应放热，同时加热组件接收电源信号进行发热，通过上述三个加热过程，对燃料电池系统尤其是燃料电池电堆快速进行加热，使之温度值和内阻值均达到实现冷启动所要求的数值，从而在短时间内迅速实现冷启动，缩短了冷启动所需时长，效率高；此外，停机时采用空气和氢气同时对系统进行吹扫以吹干残留水分，并通过监测内阻值上升情况判断系统中的湿度是否已经达到要求，从而控制停止吹扫，为下一次冷启动创造条件。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池冷启动装置及方法。

背景技术

燃料电池是一种清洁能源技术，具有良好的经济效益和社会效益，广泛应用于中小型电站、电动车及备用电源等行业中，具有广阔的应用前景。燃料电池系统的工作性能很大程度上与温度有关，燃料电池电堆的最佳工作温度为40～60℃。外界环境的温度过低时，燃料电池需要很长时间才能达到最佳工作性能，甚至可能由于燃料电池系统内部残留的水分凝结成冰堵塞管道，导致燃料电池系统无法正常启动。目前，常用的燃料电池冷启动的方法有两种：第一种是加热冷却水，以实现燃料电池系统的低温冷启动，然而，这种方法的效率低、用时长，导致冷启动时间过长，用户体验度差；第二种是通过外热源加热系统和内热源加热系统配合工作以实现低温冷启动，然而这种方法需要消耗较多能量，不利于环保。

因此，传统的燃料电池冷启动技术方案中存在着效率低、冷启动时间过长的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种燃料电池冷启动装置及其方法，旨在解决传统的燃料电池冷启动技术方案中存在着效率低、冷启动时间过长的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种燃料电池冷启动装置，包括燃料电池电堆，还包括：

与所述燃料电池电堆的阴极连接，用于接收到第一控制信号时压缩空气，以产生热量加热所述燃料电池电堆，和接收到第二控制信号时压缩空气并进行吹扫的第一气路系统；

与所述燃料电池电堆的阳极连接，用于接收到第三控制信号时输送氢气，使得所述燃料电池电堆进行氢氧反应并输出电能以便转换为电源信号，和接收到第四控制信号时输送氢气并进行吹扫的第二气路系统；

用于当接收到所述电源信号时进行发热，以对所述燃料电池电堆进行加热的加热组件；以及

用于实时监测所述燃料电池电堆的内阻值和温度值，并当接收到冷启动指令时输出所述第一控制信号和所述第三控制信号，并控制所述加热组件接收所述电源信号，直至所述温度值达到冷启动所需的预设温度值，并且所述内阻值达到冷启动所需的第一预设阻值；并当接收到停机指令时输出所述第二控制信号和所述第四控制信号，直至所述内阻值升高到第二预设阻值的中央控制系统。

上述燃料电池冷启动装置，停机吹扫时，通过控制吹扫时间改变燃料电池电堆的内阻值，使得吹扫完成后，内阻值达到较高数值，为下一次冷启动过程创造有利条件，使燃料电池电堆产生更多热量，加快完成冷启动加热过程。

进一步的，还包括：

与所述燃料电池电堆连接，用于实时检测所述燃料电池电堆的内阻值并反馈至所述中央控制系统的内阻检测组件。

进一步的，还包括：

与所述燃料电池电堆连接，用于实时检测所述燃料电池电堆的温度值并反馈至所述中央控制系统的温度检测组件。

进一步的，还包括：

与所述燃料电池电堆、所述第一气路系统、所述加热组件以及所述中央控制系统连接，用于根据所述中央控制系统输出的通电指令相应将所述电能进行直流-直流转换后，输出所述电源信号至所述加热组件，或者对所述第一气路系统进行供电的直流转换组件。