[发明专利]一种燃料电池器件、系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池器件、系统及控制方法，所述的燃料电池器件包括器件本体、加热器以及储热颗粒，所述加热器以及所述储热颗粒设置于所述器件本体内，所述加热器用于加热所述储热颗粒，所述储热颗粒用于吸水并发热，所述器件本体还包括器件本体输入口和器件本体输出口，通过燃料电池器件吸收水分完成对燃料电池电堆的预热，以便于燃料电池电堆在较低温度下的启动，通过检测燃料电池电堆的温度并控制空气气流的流向，完成燃料电池电堆冷启动、正常启动以及燃料电池器件换热的状态控制，当燃料电池器件需要换热时，可加热所述燃料电池器件，并将水分排出，便于燃料电池器件的可重复使用。

技术领域

本发明属于新能源技术领域，具体涉及燃料电池器件、系统及控制方法。

背景技术

当前，作为汽车电动化的解决方案之一的燃料电池汽车的大规模商业化还存在着成本高、寿命短、氢基础设施薄弱等问题。其中，燃料电池冷启动问题则是阻碍燃料电池商业化的关键技术瓶颈之一，是燃料电池汽车冬季运行的最大挑战。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料电池器件、系统及控制方法，解决了现有燃料电池冷启动不便的问题。

本发明提供一种燃料电池器件，包括：器件本体、加热器以及储热颗粒，所述加热器以及所述储热颗粒设置于所述器件本体内，所述加热器用于加热所述储热颗粒，所述储热颗粒用于吸水并发热，所述器件本体还包括器件本体输入口和器件本体输出口。

可选的，所述储热颗粒包含硅胶、活性炭、活性氧化铝、金属有机骨架以及沸石中的至少一种材料。

可选的，所述器件本体包括用于装载储热颗粒的储物腔和用于保温的壳体。

可选的，在所述器件本体输入口和所述器件本体输出口相匹配的位置分别设有滤网。

可选的，在所述器件本体输出口相匹配的位置设有气泵。

一种燃料电池系统，包括：空气供给单元，所述空气供给单元包括增湿器和所述的燃料电池器件；燃料电池电堆，所述燃料电池电堆与所述空气供给单元连通；燃料电池控制器，所述燃料电池控制器用于控制所述空气供给单元以及所述燃料电池电堆的空气输入和输出，所述燃料电池控制器分别与所述空气供给单元以及所述燃料电池电堆信号连接。

可选的，所述空气供给单元还包括空气压缩机，所述空气压缩机用于压缩以及加热空气，所述空气压缩机与所述增湿器连通。

可选的，所述空气压缩机的输出口通过第一阀门分别与增湿器的输入口以及燃料电池电堆的输入口连通，所述增湿器的输出口通过第二阀门分别与燃料电池电堆的输入口以及所述燃料电池器件的输入口连通，所述燃料电池电堆的输出口通过第三阀门分别与所述燃料电池电堆的排放口以及所述增湿器的输入口连通，所述燃料电池器件的输出口通过第四阀门分别与所述空气压缩机的输入口以及所述气泵的气体输入口连通。

可选的，所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门、所述第四阀门包括三通电磁阀。

可选的，所述燃料电池系统还包括用于过滤的空气滤清器以及用于控制空气流量的第六五阀门，所述空气滤清器与所述第六五阀门连通。

可选的，所述燃料电池系统还包括第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器，所述第一温度传感器用于检测所述燃料电池器件的输出口的温度，所述第二温度传感器用于检测所述燃料电池器件的内部温度，所述第三温度传感器用于检测所述燃料电池电堆的内部温度。

一种燃料电池控制方法，包括：检测燃料电池电堆的内部的当前温度，当所述当前温度低于正常工作温度阈值时；将空气输入至所述燃料电池电堆；空气经过所述燃料电池电堆的输出口后进行加湿；加湿后的空气输入至燃料电池器件，并在所述燃料电池器件进行空气预热，所述燃料电池器件进行空气预热方法为储热颗粒吸水放热；经过预热后的空气再进入空气压缩机进行二次升温后输入至所述燃料电池电堆，预热所述燃料电池电堆，所述燃料电池电堆进行冷启动。