一种利用太阳能的燃料电池冷启动和保温系统及方法与流程

技术特征：

1.一种利用太阳能的燃料电池冷启动和保温系统，其特征在于，包括：

燃料电池，其外部设有吸热壳体；

太阳能模块，包括伸缩支架，以及连接在所述伸缩支架上用于聚焦太阳能的透镜组；所述透镜组的下方设置反射镜，所述反射镜用于将透镜组聚焦的辐射能反射到燃料电池的吸热壳体上；

控制单元，用于根据燃料电池所需吸热量，计算燃料电池吸热壳体目标加热温度；基于所述加热温度，通过神经网络预测模型得到伸缩支架所需移动的距离。

2.如权利要求1所述的一种利用太阳能的燃料电池冷启动和保温系统，其特征在于，所述透镜组包括用于进行线聚焦的菲涅尔透镜组和设置在所述透镜组两侧的多焦点菲涅尔透镜。

3.如权利要求1所述的一种利用太阳能的燃料电池冷启动和保温系统，其特征在于，所述反射镜为平面反射镜；或者，所述反射镜为平面反射镜和曲面反射镜的组合。

4.如权利要求1所述的一种利用太阳能的燃料电池冷启动和保温系统，其特征在于，所述伸缩支架处于初始位置时，所述透镜组的焦平面与燃料电池吸热壳体的上表面重合。

5.如权利要求1所述的一种利用太阳能的燃料电池冷启动和保温系统，其特征在于，根据燃料电池所需吸热量，计算燃料电池吸热壳体目标加热温度，具体为：

Q＝mC(T0-Ti)

其中，Q为燃料电池所需吸热量，m为吸热壳体总质量，C为吸热壳体比热容，T0为吸热壳体初始温度，Ti为吸热壳体目标加热温度。

6.如权利要求1所述的一种利用太阳能的燃料电池冷启动和保温系统，其特征在于，所述神经网络预测模型的输入为：辐照度、环境温度、燃料电池吸热壳体外表面温度；所述神经网络预测模型的输出为伸缩支架相对于初始位置的移动距离。

7.一种利用太阳能的燃料电池冷启动和保温方法，其特征在于，包括：

(1)获取待测燃料电池所处的环境温度；

(2)判断电堆温度是否低于设定温度，若是，进入(3)；否则，进入(4)；

(3)控制伸缩支架处于初始位置，燃料电池启动成功后，进入运行工况；

(4)根据燃料电池所需吸热量，计算燃料电池吸热壳体目标加热温度；根据所述加热温度，通过神经网络预测模型得到伸缩支架所需移动的距离，控制伸缩支架按照所述距离移动，燃料电池启动成功后，进入运行工况；

其中，所述伸缩支架的初始位置为使得透镜组的焦平面与燃料电池吸热壳体的上表面重合的位置。

8.如权利要求7所述的一种利用太阳能的燃料电池冷启动和保温方法，其特征在于，根据燃料电池所需吸热量，计算燃料电池吸热壳体目标加热温度，具体为：

Q＝mC(T0-Ti)

其中，Q为燃料电池所需吸热量，m为吸热壳体总质量，C为吸热壳体比热容，T0为吸热壳体初始温度，Ti为吸热壳体目标加热温度。

9.如权利要求7所述的一种利用太阳能的燃料电池冷启动和保温方法，其特征在于，燃料电池进入运行工况后，根据燃料电池所需吸热量，计算燃料电池吸热壳体目标加热温度；根据所述加热温度，通过神经网络预测模型得到伸缩支架所需移动的距离，控制伸缩支架按照所述距离移动。

10.如权利要求8所述的一种利用太阳能的燃料电池冷启动和保温方法，其特征在于，所述神经网络预测模型的输入为：辐照度、环境温度、燃料电池吸热壳体外表面温度；所述神经网络预测模型的输出为伸缩支架相对于初始位置的移动距离。

技术总结
本发明公开了一种利用太阳能的燃料电池冷启动和保温系统及方法，包括：燃料电池，其外部设有吸热壳体；太阳能模块，包括伸缩支架，以及连接在伸缩支架上用于聚焦太阳能的透镜组；所述透镜组的下方设置反射镜，反射镜用于将透镜组聚焦的能量反射到燃料电池的吸热壳体上；控制单元，用于根据燃料电池所需吸热量，计算燃料电池吸热壳体目标加热温度；基于加热温度，通过神经网络预测模型得到伸缩支架所需移动的距离。本发明将太阳能入射光线由菲涅尔透镜高倍聚光产生辐射热能加热燃料电池，镜片材料价格低廉，聚光系统结构简单，拆装方便，安装后可永久使用，无需热源时可以拆除或将燃料电池替换为光伏电池或太阳能集热器使用。

技术研发人员：高明;张慧颖;王宇航;韩奎华;程星星;齐建荟;何锁盈;
受保护的技术使用者：山东大学;
技术研发日：2022.02.17
技术公布日：2022.04.19