本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)領(lǐng)域，具體為一種用于集中供氣模式下燃料電池低溫啟動系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、目前，燃料電池單系統(tǒng)功率較低，針對大功率應(yīng)用場景，通常采用多套燃料電池并聯(lián)輸出，但這種方式會導(dǎo)致零部件數(shù)量多、體積大和控制復(fù)雜的問題。

2、相關(guān)技術(shù)中，采用一體化集中供氣模式可以有效解決上述問題，但集中供氣模式無法保證壓縮空氣入堆溫度，受環(huán)境、季節(jié)和距離等多種因素的影響。低溫啟動或運(yùn)行時，壓縮空氣入堆溫度過低會降低化學(xué)反應(yīng)速率，引起電壓問題，從而影響系統(tǒng)的輸出功率和效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明是基于發(fā)明人對以下事實(shí)和問題的發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識做出的：

2、相關(guān)技術(shù)中，專利號：cn116845274a，一種用于燃料電池低溫啟動的空氣加熱裝置，該專利的加熱裝置為非常規(guī)燃料電池零部件，需定制開發(fā)，增加成本，另外還需額外在加熱裝置出口設(shè)置溫度傳感器，根據(jù)加熱裝置出口空氣溫度閾值來判斷氣體通道選取，增加傳感器的同時增加了控制的復(fù)雜程度。

3、專利號：cn218447983u，提供了一種空氣加熱裝置、燃料電池和車輛。所該專利的加熱裝置主要是加熱出堆空氣，影響入堆空氣濕度，沒有起到加熱入堆空氣的目的，且該加熱裝置使用情況受限，當(dāng)燃料電池啟動時或者低功率運(yùn)行時，空壓機(jī)壓比低，導(dǎo)致空氣出口溫度較低，不利于空氣的加熱，空氣出堆加熱效果不明顯或入堆濕度增加不明顯。

4、本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

5、為此，本發(fā)明的實(shí)施例提出一種結(jié)構(gòu)簡單、能夠保證入堆空氣的濕度和溫度的燃料電池用啟動系統(tǒng)。

6、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的燃料電池用啟動系統(tǒng)包括：第一控制組件，所述第一控制組件適于與燃料電池電堆連通，以便所述第一控制組件控制經(jīng)所述燃料電池電堆流出的冷卻液的流量；加熱組件和換熱組件，所述換熱組件的一端通入壓縮空氣，所述啟動系統(tǒng)具有第一工作狀態(tài)和第二工作狀態(tài)，在所述第一工作狀態(tài)，所述加熱組件與所述第一控制組件連通，以便經(jīng)所述第一控制組件流出的冷卻液的流入所述加熱組件加熱，所述加熱組件和所述換熱組件的一端連通，以便經(jīng)所述加熱組件加熱后的冷卻液流入所述換熱組件以加熱所述換熱組件內(nèi)的壓縮空氣，在所述第二工作狀態(tài)，所述第二工作狀態(tài)，所述換熱組件的一端與所述第一控制組件連通，以便所述第一控制組件流出的冷卻液流入所述換熱組件以加熱所述換熱組件內(nèi)的壓縮空氣；增濕組件，所述增濕組件與所述換熱組件的另一端連通，以便經(jīng)所述換熱組件換熱后的壓縮空氣流入所述增濕組件以增加流入所述增濕組件內(nèi)的壓縮空氣的濕度，所述增濕組件適于與燃料電池電堆連通，以便經(jīng)所述增濕組件增濕后的壓縮空氣流入所述燃料電池電堆內(nèi)。

7、本發(fā)明實(shí)施例的燃料電池用啟動系統(tǒng)，設(shè)置通過第一控制組件、加熱組件、換熱組件和增濕組件，通過加熱組件、換熱組件和增濕組件的協(xié)同工作，使得燃料電池用啟動系統(tǒng)可兼顧燃料電池啟動與運(yùn)行兩種模式，確保壓縮空氣的溫度滿足燃料電池電堆的需求，提高燃料電池電堆效率和可靠性，減小了燃料電池用啟動系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

8、在一些實(shí)施例中，所述燃料電池用啟動系統(tǒng)還包括第二控制組件，所述第二控制組件的一端適于通入壓縮空氣，所述第二控制組件的另一端與所述換熱組件的一端連通，所述第二控制組件用于控制流入所述換熱組件內(nèi)的壓縮空氣流量。

9、在一些實(shí)施例中，所述啟動系統(tǒng)還包括第三工作狀態(tài)，在所述第三工作狀態(tài)，所述第一控制組件與所述加熱組件和所述換熱組件的一端連通，以便經(jīng)所述第一控制組件流出的冷卻液分別流入所述加熱組件和所述換熱組件，所述加熱組件加熱后的冷卻液和所述第一控制組件流出的冷卻液混合后流入所述換熱組件以加熱所述換熱組件內(nèi)的壓縮空氣。

10、在一些實(shí)施例中，所述燃料電池用啟動系統(tǒng)還包括連通件，所述連通件具有腔室、進(jìn)口、第一出口和第二出口，所述進(jìn)口、所述第一出口和所述第二出口均與所述腔室連通，所述進(jìn)口與所述第一控制組件連通，以便經(jīng)所述第一控制組件流出的冷卻液通過所述進(jìn)口流入所述連通件，在所述第一工作狀態(tài)，所述第一出口與所述加熱組件連通，以便所述連通件內(nèi)的冷卻液流入所述加熱組件，在所述第二工作狀態(tài)，所述第二出口與所述換熱組件的一端連通，以便所述連通件內(nèi)的冷卻液流入所述換熱組件，在所述第三工作狀態(tài)，所述加熱組件分別與所述第一出口和所述換熱組件的一端連通，以便所述連通件內(nèi)的冷卻液流入所述加熱組件加熱且通過所述加熱組件流入所述換熱組件，所述第二出口與所述換熱組件的一端連通，以便經(jīng)所述連通件內(nèi)的換熱組件流入所述換熱組件。

11、在一些實(shí)施例中，所述燃料電池用啟動系統(tǒng)還包括連通管，在所述第一工作狀態(tài)，所述連通管分別與所述加熱組件和所述換熱組件的一端連通，以便經(jīng)所述加熱組件加熱后的冷卻液通過所述連通管流入所述換熱組件，在所述第二工作狀態(tài)，所述連通管分別與所述第二出口和換熱組件的一端連通，以便經(jīng)所述連通件流出的冷卻液流入所述換熱組件，在所述第三工作狀態(tài)，所述連通管的一端分別與所述第二出口和所述加熱組件連通，以便所述第二出口和所述加熱組件流出的冷卻液均流入連通管，所述連通管的另一端與所述換熱組件的一端連通，以便經(jīng)所述連通管流出的冷卻液流入所述換熱組件。

12、在一些實(shí)施例中，所述燃料電池用啟動系統(tǒng)還包括輸送組件，在所述第一工作狀態(tài)和所述第三工作狀態(tài)，所述輸送組件的兩端分別與所述加熱組件和所述連通管連通，所述輸送組件用于將所述加熱組件加熱后的冷卻液輸送至連通管內(nèi)。

13、在一些實(shí)施例中，所述燃料電池用啟動系統(tǒng)還包括背壓閥，所述背壓閥與所述增濕組件連通，以便所述背壓閥調(diào)整所述增濕組件內(nèi)的壓力。

14、在一些實(shí)施例中，所述增濕組件適于與所述燃料電池電堆連通，以便經(jīng)所述燃料電池電堆流出的高溫高濕的氣體流入所述增濕組件以對所述增濕組件內(nèi)的壓縮空氣的增濕。

15、在一些實(shí)施例中，所述換熱組件包括可進(jìn)行熱交換的第一通道和第二通道，在所述第一工作狀態(tài)，所述第一通道與所述加熱組件連通，以便經(jīng)所述加熱組件內(nèi)流出的冷卻液流入所述第一通道，在所述第二工作狀態(tài)，所述第一通道與所述第一控制組件連通，以便經(jīng)所述第一控制組件流出的冷卻液流入所述第一通道內(nèi)，在所述第一工作狀態(tài)和所述第二工作狀態(tài)，所述第二通道適于通入壓縮空氣，以便所述第一通道內(nèi)的冷卻液通過所述第二通道加熱所述壓縮空氣。

16、在一些實(shí)施例中，所述第一通道與所述燃料電池電堆連通，以便經(jīng)所述換熱組件換熱后的冷卻液流入所述燃料電池電堆內(nèi)。

技術(shù)特征：

1.一種燃料電池用啟動系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池用啟動系統(tǒng)，其特征在于，還包括第二控制組件，所述第二控制組件的一端適于通入壓縮空氣，所述第二控制組件的另一端與所述換熱組件的一端連通，所述第二控制組件用于控制流入所述換熱組件內(nèi)的壓縮空氣流量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池用啟動系統(tǒng)，其特征在于，所述啟動系統(tǒng)還包括第三工作狀態(tài)，在所述第三工作狀態(tài)，所述第一控制組件與所述加熱組件和所述換熱組件的一端連通，以便經(jīng)所述第一控制組件流出的冷卻液分別流入所述加熱組件和所述換熱組件，所述加熱組件加熱后的冷卻液和所述第一控制組件流出的冷卻液混合后流入所述換熱組件以加熱所述換熱組件內(nèi)的壓縮空氣。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池用啟動系統(tǒng)，其特征在于，還包括連通件，所述連通件具有腔室、進(jìn)口、第一出口和第二出口，所述進(jìn)口、所述第一出口和所述第二出口均與所述腔室連通，所述進(jìn)口與所述第一控制組件連通，以便經(jīng)所述第一控制組件流出的冷卻液通過所述進(jìn)口流入所述連通件，在所述第一工作狀態(tài)，所述第一出口與所述加熱組件連通，以便所述連通件內(nèi)的冷卻液流入所述加熱組件，在所述第二工作狀態(tài)，所述第二出口與所述換熱組件的一端連通，以便所述連通件內(nèi)的冷卻液流入所述換熱組件，在所述第三工作狀態(tài)，所述加熱組件分別與所述第一出口和所述換熱組件的一端連通，以便所述連通件內(nèi)的冷卻液流入所述加熱組件加熱且通過所述加熱組件流入所述換熱組件，所述第二出口與所述換熱組件的一端連通，以便經(jīng)所述連通件內(nèi)的換熱組件流入所述換熱組件。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料電池用啟動系統(tǒng)，其特征在于，還包括連通管，在所述第一工作狀態(tài)，所述連通管分別與所述加熱組件和所述換熱組件的一端連通，以便經(jīng)所述加熱組件加熱后的冷卻液通過所述連通管流入所述換熱組件，

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池用啟動系統(tǒng)，其特征在于，還包括輸送組件，在所述第一工作狀態(tài)和所述第三工作狀態(tài)，所述輸送組件的兩端分別與所述加熱組件和所述連通管連通，所述輸送組件用于將所述加熱組件加熱后的冷卻液輸送至連通管內(nèi)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池用啟動系統(tǒng)，其特征在于，還包括背壓閥，所述背壓閥與所述增濕組件連通，以便所述背壓閥調(diào)整所述增濕組件內(nèi)的壓力。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池用啟動系統(tǒng)，其特征在于，所述增濕組件適于與所述燃料電池電堆連通，以便經(jīng)所述燃料電池電堆流出的氣體流入所述增濕組件以對所述增濕組件內(nèi)的壓縮空氣的增濕。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池用啟動系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱組件包括可進(jìn)行熱交換的第一通道和第二通道，在所述第一工作狀態(tài)，所述第一通道與所述加熱組件連通，以便經(jīng)所述加熱組件內(nèi)流出的冷卻液流入所述第一通道，在所述第二工作狀態(tài)，所述第一通道與所述第一控制組件連通，以便經(jīng)所述第一控制組件流出的冷卻液流入所述第一通道內(nèi)，

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃料電池用啟動系統(tǒng)，其特征在于，所述第一通道與所述燃料電池電堆連通，以便經(jīng)所述換熱組件換熱后的冷卻液流入所述燃料電池電堆內(nèi)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種燃料電池用啟動系統(tǒng)，所述燃料電池用啟動系統(tǒng)包括第一控制組件、加熱組件、換熱組件和增濕組件，第一控制組件適于與燃料電池電堆連通，以便第一控制組件控制經(jīng)燃料電池電堆流出的冷卻液的流量，換熱組件的一端通入壓縮空氣，增濕組件與換熱組件的另一端連通，以便經(jīng)換熱組件換熱后的壓縮空氣流入增濕組件以增加流入增濕組件內(nèi)的壓縮空氣的濕度，增濕組件適于與燃料電池電堆連通，以便經(jīng)增濕組件增濕后的壓縮空氣流入燃料電池電堆內(nèi)。本發(fā)明的燃料電池用啟動系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、能夠保證入堆空氣的溫度和濕度等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：陸維,馬玲玲,劉元宇,李秀華,于博洋,陳傳東,唐喆慶,竇再峰,張增信
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國家電投集團(tuán)氫能科技發(fā)展有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6