一种PEM燃料电池低温启动装置的制作方法

一种pem燃料电池低温启动装置
技术领域
1.本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体为一种pem燃料电池低温启动装置。


背景技术：

2.质子交换膜燃料电池(pemfc)是一种很有前途的能量转换装置，具有在汽车，移动或固定式电源，甚至潜艇和航天飞机中应用的潜力。pem燃料电池分别在阳极和阴极消耗氢和氧，它将化学能直接转换为电能，与传统的内燃机相比，pem燃料电池具有独特的优势：作为动力源，它是清洁的，因为唯一的废气是水。由于内部没有移动组件，因此工作噪声小；具有高功率密度，并可以在低温下运行。pem燃料电池的冷启动能力是推进燃料电池在汽车中广泛应用的关键。
3.市场上的pem燃料电池低温启动容易产生问题，会发生启动不顺的情况，为此，我们提出一种pem燃料电池低温启动装置。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种pem燃料电池低温启动装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种pem燃料电池低温启动装置，包括pem燃料电池电堆、第一开关阀、第一比例阀、第二比例阀、冷却液泵和第二开关阀，所述pem燃料电池电堆上设有燃料电池电堆阴极和燃料电池电堆阳极，且pem燃料电池电堆的一端连接有第一开关阀，所述第一开关阀的一端连接有第一比例阀和第二比例阀，所述第二比例阀的一端连接有冷却液泵，所述冷却液泵的一端通过第二开关阀与pem燃料电池电堆连接。
6.优选的，可以用一个恒温器代替第一比例阀和第二比例阀。
7.优选的，所述pem燃料电池电堆的最低电池单体电压不低于0.3v。
8.本实用新型提供的装置在系统冷却液回路上加装第一比例阀、第二比例阀和冷却液泵构成小冷却液回路，第一比例阀和第二比例阀将小冷却液回路与整个系统冷却液回路分开，在小冷却液回路接近所需温度时逐渐打开，与整个系统冷却回路结合连通。
9.本实用新型提供的装置利用pem燃料电池在运行期间产生的废热，废热用于加热电堆和冷却液，将电堆加热到0℃以上的温度，随着功率输出，电堆内部温度会逐渐升高，电流也应增加以最大程度地形成热量，从而完成低温下启动过程。
10.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该pem燃料电池低温启动装置，利用pem燃料电池在运行期间产生的废热，废热用于加热电堆和冷却剂，可使pem燃料电池在尽可能低的温度下顺利启动，该装置简单易实现，具有较大的实用价值。
附图说明
11.图1为本实用新型pem燃料电池系统的结构示意图；
12.图2为本实用新型低温启动式例。
13.1、pem燃料电池电堆；2、燃料电池电堆阴极；3、燃料电池电堆阳极；4、第一开关阀；5、第一比例阀；6、第二比例阀；7、冷却液泵；8、第二开关阀。
具体实施方式
14.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
15.本实用新型提供一种技术方案：一种pem燃料电池低温启动装置，如图1所示；燃料电池系统包括pem燃料电池电堆1、第一开关阀4、第一比例阀5、第二比例阀6、冷却液泵7和第二开关阀8，pem燃料电池电堆1上设有燃料电池电堆阴极2和燃料电池电堆阳极3，且pem燃料电池电堆1的一端连接第一开关阀4，第一开关阀4的一端连接有第一比例阀5和第二比例阀6，第二比例阀6的一端连接有冷却液泵7，冷却液泵7的一端通过第二开关阀8与pem燃料电池电堆1连接，为了使被动冻结从可能的最低温度开始，需要将吸收热量的热质量降至最低。因此，通常需要一个小的冷却液回路，该回路仅需要加一个冷却液泵、恒温器。本实施例中利用两个比例阀代替恒温器，目的是，将小冷却剂回路与整个系统冷却液回路分开，并在小冷却液回路接近所需温度时逐渐打开，最终与整个系统冷却回路结合；
16.如图2所示，该pem燃料电池低温启动方法：利用pem燃料电池在运行期间产生的废热，废热用于加热电堆和冷却剂，同时，只要电堆仍处于零下温度，系统运行过程中形成的产物水就会冻结成冰，这会阻塞反应气体通道，抑制部分反应气体进入电催化剂层，因此，目的在于在大部分电化学反应区域被冰覆盖之前，将电堆加热到0℃以上的温度，由于此工作点的电效率低，建议使pem燃点电池处在高电流下以产生大量热量，由于需要避免局部电流反转，因此建议使最低电池单体电压不低于0.3v，以此来调节电流，随着功率输出，电堆内部温度会逐渐升高，电流也应增加以最大程度地形成热量，从而实现pem燃料电池成功在低温下启动；需要注意的是，选择正确的冷冻泵进行低温启动时，必须考虑到冷却剂在低温下会变得非常粘稠，这意味着选用的冷却液泵7必须能够处理这种粘性介质并保证一定的冷却液流量，任何时候都不得超过燃料电池冷却液通道的最大允许压力。
17.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.一种pem燃料电池低温启动装置，其特征在于：包括pem燃料电池电堆(1)、第一开关阀(4)、第一比例阀(5)、第二比例阀(6)、冷却液泵(7)和第二开关阀(8)，且pem燃料电池电堆(1)的一端连接有第一开关阀(4)，所述第一开关阀(4)的一端连接有第一比例阀(5)和第二比例阀(6)，所述第二比例阀(6)的一端连接有冷却液泵(7)，所述冷却液泵(7)的一端通过第二开关阀(8)与pem燃料电池电堆(1)连接。2.根据权利要求1所述的一种pem燃料电池低温启动装置，其特征在于：所述pem燃料电池电堆(1)上设有燃料电池电堆阴极(2)和燃料电池电堆阳极(3)。3.根据权利要求1所述的一种pem燃料电池低温启动装置，其特征在于：所述pem燃料电池电堆(1)的最低电池单体电压不低于0.3v。

技术总结
本实用新型公开了一种PEM燃料电池低温启动装置，包括PEM燃料电池电堆、第一开关阀、第一比例阀、第二比例阀、冷却液泵和第二开关阀，所述PEM燃料电池电堆上设有燃料电池电堆阴极和燃料电池电堆阳极，且PEM燃料电池电堆的一端连接有第一开关阀，所述第一开关阀的一端连接有第一比例阀和第二比例阀，所述第二比例阀的一端连接有冷却液泵，所述冷却液泵的一端通过第二开关阀与PEM燃料电池电堆连接。该PEM燃料电池低温启动装置利用PEM燃料电池在运行期间产生的废热，废热用于加热电堆和冷却剂，可使PEM燃料电池在尽可能低的温度下顺利启动。使PEM燃料电池在尽可能低的温度下顺利启动。使PEM燃料电池在尽可能低的温度下顺利启动。


技术研发人员：李昌泉 郝义国 胡帅
受保护的技术使用者：武汉格罗夫氢能汽车有限公司
技术研发日：2020.12.28
技术公布日：2021/10/23