[发明专利]一种质子交换膜燃料电池低温冷启动箱体及其控制方法

说明书

本发明提供了一种实现均匀加热的质子交换膜燃料电池低温冷启动箱体及其控制方法，包括质子交换膜燃料电池的电堆支撑箱体，两端需安装端板，用于电池片固定和承重；设置在支撑箱体底部的两块电阻板，其一端均设有滑槽，用于通电加热燃料电池电堆；带有螺纹孔的可移动电极，一端支撑在电阻板滑槽内，用于与电源连接且可移动；螺纹杆，一端与电机连接，可旋转，能够实现与其配合的电极的移动。本发明中电阻板靠电堆端盖的一端和所设电极分别连接电源两极形成回路，由于电极可移动，可以实现加热区域的改变。本发明的优点在于：能在电堆冷启动时，实现电堆温度的均匀性，加热所耗能量少。

技术领域

本发明涉及质子交换膜燃料电池技术领域，具体涉及一种实现均匀加热的质子交换膜燃料电池低温冷启动箱体及其控制方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池电堆中多个电池单体层叠组合，设置在一对端板之间。电池内部包括膜电极、气体扩散层及双极板等，电池启动时以氢气和氧气为燃料进行电化学反应，将化学能转化为电能，最终产物为水，并且其能量转换效率高、工作时无噪音，因此被视为一种清洁、高效的绿色环保电源。由于传输质子的需要，质子交换膜有一定湿度，且电池内化学反应生成的水残留在阴极处，在低温环境中，质子交换膜残留水和阴极残留水凝结成冰，导致反应物无法充分反应，电池无法启动的现象，进而导致燃料电池性能衰退。

现有多种质子交换膜燃料电池冷启动方法，大多未关注电堆中间和两端的电池单体的温度差异，未改善冷启动时电堆温度均匀性，冷启动所需时间较长。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种实现均匀加热的质子交换膜燃料电池低温冷启动箱体及其控制方法。本发明控制质子交换膜燃料电池冷启动时电堆的加热区域，减少燃料电池低温冷启动所需时间，提高电堆启动时的热均衡性，保证电堆温度快速到达凝点以上，提升质子交换膜燃料电池电堆的使用性能与使用寿命。

为实现上述目标，本发明采用如下方案：一种实现均匀加热的质子交换膜燃料电池低温冷启动箱体,包括：电堆支撑箱体1，加热电阻板A3，加热电阻板B6，可移动电极A7，可移动电极B8，螺纹杆4，硅橡胶材料9；

电堆支撑箱体1用于放置燃料电池片，电池片层叠放置，相互之间串并联连接；电堆支撑箱体1两端安装前后端板，用螺钉固定连接，两处端板用于压紧燃料电池片；电堆支撑箱体1内放置有温度传感器，检测不同位置处的电池单体温度，电堆支撑箱体1底部分布有多个螺纹孔，用于与加热电阻板A3，加热电阻板B6连接固定；电堆支撑箱体1的材料绝缘且导热；

所述加热电阻板A 3、加热电阻板B 6均平铺在电堆支撑箱体1底部，结构相同且为板状；加热电阻板A 3、加热电阻板B 6的一端均开有一段滑槽；

所述可移动电极A 7一端卡在加热电阻板A 3的滑槽内，所述可移动电极B 8一端卡在加热电阻板B 6的滑槽内，所述可移动电极A7、可移动电极B8的另一端均有一贯穿的螺纹孔，所述螺纹杆4从中穿过；所述可移动电极A 7、可移动电极B 7通过螺纹孔与螺纹杆4相配合，且两个可移动电极的初始位置位于靠近电堆支撑箱体1中间的位置，该位置用硅橡胶材料9隔开；所述螺纹杆4的一端与电机相连，可驱使其旋转，由于可移动电极A 7、可移动电极B 8螺纹孔的螺纹旋向相反，螺纹杆4旋转时，可移动电极A 7、可移动电极B 8向相反方向移动，且可移动电极A 7和加热电阻板A 3靠电堆端板的一端与电源两极相连，可移动电极B8和加热电阻板B 6靠电堆端板的一端与电源两极相连,构成两个回路。

进一步，螺纹杆4由绝缘材料制作。

进一步，所述加热电阻板A 3、加热电阻板B 6除滑槽表面外，其余表面均涂有绝缘材料。