[发明专利]燃料电池用融冰系统及融冰方法

说明书

本发明提供了一种燃料电池用融冰系统及融冰方法，其中，该系统包括：电堆、堆氢气输出管路及堆空气输出管路；空气旁通管路，用于对输入电堆前的高压空气进行分流；氢空混排管路，连接于堆氢气输出管路的输出口、堆空气输出管路的输出口及空气旁通管路的输出口；排氢阀，设置于堆氢气输出管路上，并与通过空气旁通管路流至氢空混排管路的高压空气进行热交换。就此，在燃料电池电堆冷启动前，通过控制策略，可在无外加热的基础上使得排氢阀快速融冰，达到低温快速冷启动的目的，保证低温下电堆的顺利发电。而且，还可以减少排氢阀本体与电堆端板之间的热损失。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池用融冰系统及融冰方法。

背景技术

燃料电池作为一种高效低污染的清洁能源发电系统，可广泛应用于汽车工业、能源发电、船舶工业等领域中。

质子交换膜燃料电池在催化剂作用下发生电化学反应并生成水。通常情况下，水在阴极侧生成并随大量空气被排出电堆，但仍有部分水由于浓差作用扩散到阳极。阳极水随氢气间歇性经排氢阀排出堆外。

在低温环境下，为尽可能排出系统中的水，通常在关机时会进行冷吹扫。但随着系统温度降至环境温度，会有部分冷凝水析出，导致排氢阀阀体结冰而无法正常工作。低温开机时，若尾排阀结冰，则严重影响开机性能，若一定时间内尾排阀无法破冰，则会导致开机失败。

现有的燃料电池技术中，针对排氢阀结冰问题，专利CN203800126U主要通过加热棒将排氢阀内凝固的冰融化，再通过空压机后的热空气给排氢阀保温。这种方式需要不仅需要消耗较高能量，且借用外加热融冰，不属于发动机自启动范畴，其次，结构设计较复杂。第三，此方法达到融冰目的需要较长时间。

因此，低温冷启前，排氢阀是否能正常工作时冷启动成功至关重要的一步。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种燃料电池用融冰系统及融冰方法，其克服了以上技术问题。

为了实现上述目的，本申请第一方面提供了一种燃料电池用融冰系统，所述系统包括：电堆、堆氢气输出管路及堆空气输出管路；而且，还包括：空气旁通管路，用于对输入所述电堆前的高压空气进行分流；氢空混排管路，连接于所述堆氢气输出管路的输出口、所述堆空气输出管路的输出口及所述空气旁通管路的输出口；排氢阀，设置于所述堆氢气输出管路上，并与通过所述空气旁通管路流至所述氢空混排管路的高压空气进行热交换。

可选的，所述排氢阀集成于所述氢空混排管路上。

可选的，所述空气旁通管路包括：依次连接的空压机及旁通阀；其中，所述空压机用于对输入至所述电堆的空气进行压缩增压；所述旁通阀用于启闭所述空气旁通管路。

可选的，还包括：空气输入管路，两端分别连接于所述空压机及所述电堆，用于将经所述空压机输出的高压空气输入至所述电堆。

可选的，还包括：进气控制阀，设置于所述空气输入管路上，用于启闭所述空气输入管路。

可选的，所述进气控制阀包括：节气门。

本申请第二方面提供了一种燃料电池用融冰方法，应用于上述的燃料电池用融冰系统，包括：

S11:空压机上电，并通过开启所述空压机及旁通阀以开启空气旁通管路；而且，通过关闭进气控制阀以关闭空气输入管路；

S12:实时测量所述排氢阀的温度及所述空压机的输出口处的温度；

S13:在确定所述空压机的输出口处的温度不小于所述排氢阀的温度的情况下，通过开启所述进气控制阀以开启所述空气输入管路，并通过逐步关闭所述旁通阀以逐步关闭所述空气旁通管路。