[发明专利]一种基于氢泵效应的燃料电池的低温启动装置及控制方法

说明书

本申请涉及燃料电池领域，并公开了一种基于氢泵效应的燃料电池的低温启动装置，其中，燃料电池包括阴极及阳极，动力输出模块分别与阴极和阳极相连，阳极连接有供氢装置；燃料电池的出入口设置有水温监测装置，水温监测装置监测到的温度为出入口温度，水温监测装置通过控制装置与动力输出模块相连，控制装置内设置有第一温度界限值，控制装置内设置有冷启动模式；当出入口温度低于第一温度界限值时，控制装置启动冷启动模式。提供一种冷启动时氢离子跨膜传输产生热量提升电堆温度且可以提升催化剂活性的基于氢泵效应的燃料电池的低温启动装置及控制方法。

技术领域

本申请涉及燃料电池领域，尤其是涉及一种基于氢泵效应的燃料电池的低温启动装置及控制方法。

背景技术

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。

现有燃料电池电化学反应会生成水，且这部分水的存在使得电堆在冷启动过程中有结冰风险，造成冷启动失败且电极结构产生破坏，造成电堆性能衰减、耐久性降低。而且在燃料电池的使用过程中阴极Pt容易被氧化造成催化剂活性降低、电堆性能衰减的情况。

发明内容

本申请主要解决现有技术所存在的燃料电池低温启动过程中有结冰风险而且在燃料电池的使用过程中阴极Pt容易被氧化造成催化剂活性降低、电堆性能衰减的技术问题，提供一种冷启动时氢离子跨膜传输产生热量提升电堆温度且可以提升催化剂活性的基于氢泵效应的燃料电池的低温启动装置及控制方法。

为了解决上述技术问题实现上述申请目的，本申请提供一种基于氢泵效应的燃料电池的低温启动装置，其特征在于，包括用于向燃料电池施加负载的动力输出模块，所述燃料电池包括阴极及阳极，所述动力输出模块分别与所述阴极和所述阳极相连，所述阳极连接有供氢装置；所述燃料电池的出入口设置有水温监测装置，所述水温监测装置监测到的温度为出入口温度，所述水温监测装置通过控制装置与所述动力输出模块相连，所述控制装置内设置有第一温度界限值，所述控制装置内设置有冷启动模式；当所述出入口温度低于所述第一温度界限值时，所述控制装置启动所述冷启动模式；所述冷启动模式包括第一阶段及第二阶段，在所述冷启动模式下，所述控制装置依次控制所述第一阶段及第二阶段启动；在所述第一阶段下，所述控制装置控制供所述供氢装置向所述阳极通入第一单位时间段的氢气，同时控制所述动力输出模块向所述燃料电池施加第一单位时间段的正向电流；在所述第二阶段下，所述控制装置控制所述供氢装置停止向所述阳极通入氢气，同时控制所述动力输出模块向所述燃料电池施加第二单位时间段的反向电流。

在一可实施方式中，所述动力输出模块包括DC/DC转换器及动力电池，所述动力电池与所述DC/DC转换器相连。

在一可实施方式中，所述阴极通过第一开关连接有供气装置，所述供气装置用于对所述燃料电池提供空气。

在一可实施方式中，所述阳极通过第二开关连接有所述供氢装置。

在一可实施方式中，所述控制装置内设置有第二温度界限值，所述第二温度界限值大于所述第一温度界限值，所述控制装置内设置有常温启动模式；当所述出入口温度高于所述所述第二温度界限值时，所述控制装置启动所述常温启动模式；在所述常温启动模式下，所述控制装置闭合所述第一开关并及所述第二开关。

在一可实施方式中，所述DC/DC转换器通过第一导线与所述阳极相连，所述DC/DC转换器通过第二导线与所述阴极相连。

在一可实施方式中，所述第一导线上设置有第三开关，所述第二导线上设置有第四开关，所述第三开关与所述第四开关均通过计时装置与所述控制装置相连，所述计时装置用于控制所述第三开关与第四开关的打开时间，所述控制装置用于控制与所述第三开关与第四开关依次打开。

本申请还提供了一种基于氢泵效应的燃料电池的低温启动装置的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：