[实用新型]一种低温启停的燃料电池系统

说明书

本实用新型提供一种低温启停的燃料电池系统，包括燃料电池、空气进气管道、氢气进气管道；燃料电池包括阴极室、阳极室；还包括空气出口管道、氢气循环管道；还包括空气除水回路、氢气除水回路、第一三通阀、第二三通阀；所述空气除水回路包括第一分子筛、空气除水管道；所述氢气除水回路包括第二分子筛、氢气除水管道；还包括空压机、冷却装置、分子筛再生管道、第一再生三通阀、第二再生三通阀、第三三通阀、排水管道。本实用新型的低温启停的燃料电池系统能高效、可靠地清除燃料电池内过量的水分，使燃料电池系统稳定运行。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池的技术领域，尤其涉及的是一种低温启停的燃料电池系统。

背景技术

目前在世界各国科学家的共同努力下，燃料电池汽车已经进入技术验证后期，商业化的前期。而质子交换膜燃料电池作为低温燃料电池的一种，具有清洁、能量转换效率高的优点被认为是未来车用动力的最佳选择。

作为车用动力，燃料电池系统需要应对多变的环境、气候条件，而燃料电池系统的低温快速启动是其商业化必须解决的特性之一。质子交换膜燃料电池其质子交换膜的特性决定了其在质子传递的过程需要水的参与，水是质子传递必不可少的条件，但是当气温低于0℃时，过量的水会结冰，阻碍了气体在扩散层和催化层中的扩散，造成系统启动失败。

目前，行业内解决水结冰的冷启动策略主要有两种：一种是在电堆冷冻前使用气体对电堆进行除水吹扫处理，使燃料电池内的电极保持较好的水平衡，从而使得电堆在寒冷环境中没有或仅有较少的固态冰形成，同时保证电堆在低温启动的初始阶段有足够的液态水实现H+的传导；另外一种是启动前依靠外加辅助热源预热电堆，使电堆温度上升到一定温度，从而避免低温启动的初始阶段不会有大量的冰或液态水覆盖膜电极组件的催化层和堵塞流场。但第一种策略难以确定燃料电池内水含量，无法实现精确控制，需要过量吹扫，效率较低。第二种策略需要增加额外的辅助电源，既增加了系统的体积和重量，又增加了成本，而且需要消耗额外的燃料，降低了燃料的经济性。

因此，现有技术还有待改进和发展。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种低温启停的燃料电池系统，能高效、可靠地清除燃料电池内过量的水分，使燃料电池系统稳定运行。

本实用新型的技术方案如下：

一种低温启停的燃料电池系统，包括燃料电池、空气进气管道、氢气进气管道；所述燃料电池包括阴极室、阳极室，所述空气进气管道与阴极室的入口连接，所述氢气进气管道与阳极室的入口连接；

还包括空气出口管道、氢气循环管道；所述空气出口管道的入口与阴极室的出口连接，所述氢气循环管道的入口与阳极室的出口连接，氢气循环管道的出口与氢气进气管道连接；

还包括空气除水回路、氢气除水回路、第一三通阀、第二三通阀；所述空气除水回路包括第一分子筛、空气除水管道，所述第一三通阀设置在空气出口管道上，且与空气除水管道的入口连接，所述空气除水管道的出口与空气进气管道连接，所述第一分子筛设置在空气除水管道上；所述氢气除水回路包括第二分子筛、氢气除水管道，所述第二三通阀设置在氢气循环管道上，且与氢气除水管道的入口连接，所述氢气除水管道的出口与氢气进气管道连接，所述第二分子筛设置在氢气除水管道上；

还包括空压机、冷却装置、分子筛再生管道、第一再生三通阀、第二再生三通阀、第三三通阀、排水管道；所述空压机设置在空气除水管道的出口与阴极室的入口之间的空气进气管道上；所述冷却装置设置在空压机的出口与阴极室的入口之间的空气进气管道上；所述第一再生三通阀设置在空压机与冷却装置之间的空气进气管道上；所述第二再生三通阀设置在与第一分子筛的出口连接的空气除水管道上；所述分子筛再生管道包括两段，其中一段分子筛再生管道的入口与第一再生三通阀连接，出口与第一分子筛的入口连接，另一段分子筛再生管道的入口与第二再生三通阀连接，出口与第二分子筛的入口连接；所述第三三通阀设置在与第二分子筛的出口连接的氢气除水管道上，且与排水管道连接。