[发明专利]具有分级式温度控制的燃料电池低温快速启动系统及方法

权利要求书

1.一种具有分级式温度控制的燃料电池低温快速启动系统，包括质子交换膜燃料电池的电堆和冷却剂存储箱，其特征在于：

所述电堆的空气进口管道上安装有空气加热器；

所述电堆与所述冷却剂存储箱之间的进水管道上安装有冷却剂加热器；

所述电堆上还设有电堆加热器，用于对质子交换膜燃料电池的端板、绝缘板和集流板进行预热；

该系统还设有用于测量所述电堆温度的温度传感器。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电堆的氢气进口管道、空气排放管道以及氢气排放管道上均设有压力传感器和温度传感器。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电堆与所述冷却剂存储箱之间的出水管道上还设有一旁通管道，该旁通管道上安装有散热器。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述进水管道上连接有回流管道，该回流管道直接连通所述冷却剂存储箱。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述进水管道和所述出水管道上均设有温度传感器。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电堆加热器与外接电源连接，所述电堆加热器安装在所述质子交换膜燃料电池的端板上。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电堆的空气排放管道的出口与所述空气进口管道的进口连接。

8.一种具有分级式温度控制的燃料电池低温快速启动方法，其特征在于，根据燃料电池系统不同部件工质热容的不同和对启动时温度要求的不同，进行分级加热及温度控制，具体包括以下步骤：

通过温度传感器检测电堆温度，根据检测确认燃料电池是否处于零度以下的启动状态；

当燃料电池处于零度以下的启动状态时，空气经由空气进口管道上的空气加热器加热后进入电堆；

电堆加热器对端板、绝缘板和集流板进行预热；

冷却剂存储箱中的冷却剂通过进水管道上的冷却剂加热器加热；

当电堆温度到达第一预定温度时，通入氢气，加载电流； 

当电堆温度到达第二预定温度时，开始冷却水循环，并检测冷却水进入电堆的进口温度和流出电堆的出口温度，根据所检测的温度调节冷却水进口流量及水温。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在根据所检测的温度调节冷却水进口流量及水温时，控制冷却水进入电堆的进口温度和流出电堆的出口温度的温差不大于10摄氏度。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一预定温度在-10至0摄氏度之间，所述第二预定温度在30至50摄氏度之间。