CN104134809B

CN104134809B - 燃料电池系统

Info

Publication number: CN104134809B
Application number: CN201410185049.9A
Authority: CN
Inventors: 克莱格·迈克尔·马西; 威廉·F·桑得逊; 维果·埃德沃兹; 弗莱德·G·布莱顿
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-05-03
Filing date: 2014-05-04
Publication date: 2018-04-10
Anticipated expiration: 2034-05-04
Also published as: DE102014105995A1; US20140329156A1; CN104134809A; US9595725B2

Abstract

本发明涉及一种燃料电池系统。该燃料电池系统包括：燃料电池堆；喷射器，与燃料电池堆流体连通、具有缩扩(CD)喷嘴并且具有位于CD喷嘴的喉部上游的供氢喷嘴和再循环管道；热源，被构造为加热喷射器。用于燃料电池系统的氢供给组件包括：喷射器，具有缩扩(CD)喷嘴和位于CD喷嘴上游的混合室。混合室具有再循环管道和供氢喷嘴。热源被构造为加热喷射器。控制用于燃料电池的氢供给装置的方法包括：响应于检测到燃料电池启动时的加热条件，控制热源对阳极堆上游的喷射器进行加热，以防止喷射器中的冰形成。

Description

燃料电池系统

技术领域

各个实施例涉及一种具有氢喷射器的燃料电池系统。

背景技术

当暴露至凝固条件时，因在燃料电池的初始启动过程中或在初始启动之后形成的冰，导致包括反应液和水的氢燃料电池组件会遇到运行问题。

对于在阳极侧上具有被动再循环回路的基于喷射器的燃料电池系统来说，当该系统在寒冷的周围温度下开始运行时或在启动之前的冷吹扫循环过程中，再循环料流中存在的水会凝固。例如，当其最初进入喷射器并接触冷表面时，该水会凝固。或者，该水遇到从主喷射器入口流入的冷的新鲜氢流时，随后会在混合室中凝固片刻。对于车辆中的燃料电池应用来说，新鲜氢的温度很大程度上取决于燃料储存罐的温度，该温度很可能与环境温度相对应。另外，流过喷射器的新鲜的氢和再循环的氢的混合物随着其在整个扩散器中扩展而进一步冷却，为水凝固提供了另一个机会。

喷射器是动量传递装置，因此，其引起的被动再循环流是由喷射器执行的压缩功的函数。在阳极回路中的任何压降增大了用于喷射器的压缩功并且会限制再循环流。阳极回路中的主要压降是燃料电池堆本身，为了使喷射器和燃料电池正常运行，需要将跨其它所有组件的压降最小化。因此在阳极回路中的任何位置(包括喷射器)的冰形成表现出额外的压降，这会引起燃料电池性能劣化直到来自燃料电池运行的潜热使冰被动地融化为止。

对于车辆中的燃料电池的应用来说，燃料电池需要在车辆可能遭遇的凝固温度下运行。车辆和燃料电池车辆可能暴露于-25摄氏度或甚至更低的温度下，其远低于水的凝固点。对于燃料电池车辆来说，需要解决寒冷天气运行问题，以在具有极端环境温度的气候下运行并且满足用户对于车辆的期望。

发明内容

在实施例中，提供一种具有燃料电池堆的燃料电池系统。喷射器与燃料电池堆流体连通、具有缩扩(CD)喷嘴并且具有位于CD喷嘴的喉部上游的供氢喷嘴和再循环管道。热源被构造为加热喷射器。

在另一实施例中，提供一种用于燃料电池系统的氢供给组件。喷射器具有缩扩(CD)喷嘴和位于CD喷嘴的上游的混合室，混合室具有再循环管道和供氢喷嘴。热源被构造为加热喷射器。

CD喷嘴可以是第一材料，供氢喷嘴可以是第二材料。

热源可以可以是正温度系数(PTC)加热器。

氢供给组件还可以包括氢供给阀，所述氢供给阀可位于喷射器的上游并且与供氢喷嘴流体连通，其中，所述阀与喷射器可形成为一体。

热源还可以被构造为加热所述阀。

阀和喷射器可以由导热材料形成，并且可以被热绝缘材料包围，热源可设置在导热材料与隔热材料之间。

在又一实施例中，提供一种控制用于燃料电池的氢供给装置的方法。响应于检测到燃料电池启动时的加热条件，控制热源对阳极堆上游的喷射器进行加热，以防止喷射器中的冰形成。

控制用于燃料电池的氢供给装置的方法还可以包括：响应于检测到燃料电池启动时的加热条件，指示热源以对喷射器上游的氢供给阀进行加热，以防止喷射器中的冰形成。

本公开的各个实施例具有相关联的非限制性优点。燃料电池在堆的阳极侧上具有喷射器，该喷射器驱动被动再循环回路。当燃料电池在冷的环境温度中起动时，冰会在喷射器内形成并造成燃料电池性能的劣化和系统内的不稳定性。喷射器上游的喷射器和/或氢供给阀具有一个或更多个热源诸如加热元件，以防止冰形成或使冰形成最少化。

附图说明

图1示出根据实施例的燃料电池系统；

图2示出在具有冰形成的传统燃料电池系统中的喷射器；

图3示出根据实施例的氢供给阀和喷射器；

图4示出根据另一实施例的喷射器；

图5A示出启动时在凝固条件下跨用于现有技术燃料电池系统的阳极堆的压降；

图5B示出启动时在凝固条件下用于现有技术燃料电池系统的阳极堆入口温度；

图6A示出启动时在凝固条件下跨用于根据本公开的具有阀和喷射器的燃料电池系统的阳极堆的压降；

图6B示出启动时在凝固条件下用于根据本公开的具有阀和喷射器的燃料电池系统的阳极堆入口温度。

具体实施方式

根据需要，将本发明的详细实施例公开于此，然而，将要理解的是，所公开的实施例仅仅是本发明的可以以各种方式和替换方式实施的示例。附图不必然按比例绘制，一些特征可以被夸大或缩小以示出特定组件的细节。因此，在此所公开的特定结构性和功能性细节不被解释为是限制性的，而仅作为用于教导本领域技术人员以不同方式采用本发明的典型性基础。化学术语中的成分的描述是指添加到说明书中说明的任意组合时的成分，并且不必然排除一旦混合之后混合物的成分之间的化学相互作用。

图1作为工艺流程图，示意性地示出根据至少一个实施例的燃料电池系统10。例如，燃料电池系统10可用于车辆中，以提供电力来使电马达运行从而驱动车辆或执行其它车辆功能。燃料电池系统10可以是作为本领域已知的质子交换膜燃料电池(PEMFC)。其它系统架构也可以用于根据本公开的精神和范围的燃料电池系统10。

燃料电池系统10具有燃料电池堆12。该堆12包括阳极侧14、阴极侧16和位于它们之间的膜18。燃料电池系统10与例如高压总线20或牵引电池电连通并向其提供能量。燃料电池堆12可以还具有冷却回路(未示出)。

在燃料电池系统的初始启动和运行的过程中，产物水、诸如氢的残余燃料和诸如氮的副产物会在燃料电池堆12的阳极侧14处累积。阳极的产物流会被收集在燃料电池堆12的下游的分离器中。可以通过分离器去除至少一部分液态水和/或氮，包括未使用的氢和水蒸气的剩余成分可通过再循环回路中的返回通道返回燃料电池堆12。燃料电池启动时的条件可能足够寒冷，使得在喷射器或喷射器的下游之中的返回的水蒸气和/或小水滴形成冰。本公开的各个实施例提供了防止或减少喷射器中的冰形成的系统和方法。

诸如主氢源的主燃料源22被连接到燃料电池堆12的阳极侧14。主氢源22的非限制性示例是高压氢储存罐或氢化物储存装置。氢源22被连接到一个或更多个氢供给阀24。可利用螺线管26来控制氢通过该阀的流动。在一个实施例中，阀24和螺线管26作为脉冲宽度调制(PWM)阀而运行。当然，可使用本领域已知的其它氢相容阀。阀24将氢提供至一个或更多个喷射器28。该阀和喷射器可以结合为组件29，或者替代地，可以是单独的组件。喷射器28具有主入口喷嘴30或供氢喷嘴，该主入口喷嘴30或供氢喷嘴将氢提供到缩扩喷嘴32的收缩段中。喷嘴32的扩散段被连接到阳极侧14的输入端34。

阳极侧34的输出端36连接到被动再循环回路38。通常，过量氢气被提供至阳极侧14以保证有充足的氢可用于堆12中的所有电池。也就是说，以超过一个化学计量比(即，以相对于精确的电化学需要量的燃料富余比例)的方式将氢提供至燃料电池堆12。设置再循环回路38使得未被阳极侧14使用的多余的氢返回至输入端38以供利用且未被浪费。

另外，所累积的液相和汽相水是阳极侧14的输出物。阳极侧14需要湿化，其用于有效化学转化并且以延长膜寿命。再循环回路38可用于提供水，以使氢气在进入阳极侧14的输入端34之前润湿。

再循环回路38包括分离器40，分离器40可以是除水装置(water knock-outdevice)或其它装置，以从液流中分离液体水和过量的氮。分离器40从阳极侧14的输出端36接收氢气、氮气和水的混合物流或混合物液。该水可以是混合相并且可包括液相水和汽相水。分离器40去除通过排泄线(或排泄管道)42离开分离器的液相水的至少一部分。例如，在燃料电池堆12的吹扫工艺过程中，氮气、氢气和汽相水的至少一部分也可以离开排泄线42并穿过控制阀44。分离器40中的剩余流体通过再循环回路38中的连接到喷射器28的通路46而离开。通路46中的流体被供给到缩扩喷嘴32的收缩段或混合室中，在此处其与从喷嘴30和氢源22进入的氢混合，以使氢潮湿。

在喷射器28内或燃料电池系统10的其它位置形成结冰或水会导致电池电压降低和/或燃料电池堆12内的电压不稳定。结冰会引起喷射器28内的阻塞或部分阻塞。在缩扩喷嘴28的扩散段中的结冰有效地在喷嘴32内建立第二文丘里段(venturi section)并且会导致喷射器28的泵送不稳定。

阀24和/或喷射器28可安装有一个或更多个热源48或加热元件。热源48可运行以防止喷射器18和燃料电池系统10中的冰形成或融化存在的冰。在图1中示出的示例中，热源48使用电能产生热量来加热阀24和喷射器28。根据一个非限制性示例，热源48可以是正温度系数(PTC)加热器并且可提供大约50瓦级别的热量。热源48还可以是任意其它的电阻加热元件。在其它实施例中，热源48可以是热交换器，热交换器被构造为利用热回路中的热液对阀24和/或喷射器28进行加热。热回路(未示出)可具有加热元件，以对流体行加热，或者可选择的是，可利用来自另一车辆或燃料电池组件的余热来加热热回路中的流体。阀24还可以以其最大流量工作，同时仍然提供期望量的氢以加热该阀。

热源48电连接到低压电池50。低压电池50通过直流至直流DC-DC连接器52连接到高压电池20。在其它实施例中，热源48可直接连接到高压电池20。

在一些实施例中，高压电池20可连接到交流至直流(AC-DC)转换器54，并连接到用于连接至外部电源的充电器56，以对电池20进行充电。这提供了插电式燃料电池车辆，其中，当车辆被连接时，可利用来自外部电源的电使热源48运行。

热源48与控制器58联通。控制器58可包括任何数量的单个控制器，并且可集成为单个控制器，或具有各种模块。这些控制器中的一些或全部可以通过控制器局域网(CAN)或其它系统连接，控制器局域网(CAN)或其它系统继而可连接至其它燃料电池控制器。控制器58接收燃料电池系统启动指令并控制系统10开始运行。控制器58可以被构造为：在许多不同条件中的任何条件下控制燃料电池系统10的各个组件的操作，包括按照在燃料电池的启动期间、在冷吹扫过程期间等使冰的形成最少化或减少的方式。

控制器58与一个或更多个热源48、对阀24进行控制的螺线管26、以及一个或更多个温度传感器联通。燃料电池系统10可具有诸如热敏电阻的温度传感器，该温度传感器设置为在燃料电池系统10的不同位置处测量流体或组分温度。控制器58示出为从阳极入口温度传感器60、氢入口温度传感器62、再循环流温度传感器64和喷射器主体温度传感器66接收表示温度的信号。控制器58还可以与环境温度传感器68联通。燃料电池系统10可被构造为具有较多或较少的温度传感器，并且可基于燃料电池系统10的运行条件和环境温度，利用各种预测算法和校准表来确定在燃料电池系统10内的不同位置处的温度。

在一个实施例中，控制器28与用户接口(未示出)联通，以接收来自用户的与期望的启程时间有关的输入。控制器58还可以与网络或云计算系统联通，以确定用于燃料电池启动的预测时间。控制器58可使用神经网络、以模式(图案)为基础或其它算法(例如，基于先前的车辆启动和启程时间)来预测可能的燃料电池系统10的启动时间。控制器58可以与卫星系统或无线系统等联通，以基于燃料电池系统的位置来确定预测的环境温度的调度表(schedule)，其中，燃料电池系统的位置可以使用全球定位卫星接收机来确定。

控制器58被构造为响应于加热条件并响应于燃料电池系统启动指令指示热源以对阀和/或喷射器进行加热，来防止喷射器中的冰形成。可选择地，控制器可响应于加热条件并在预测的燃料电池系统启动时间之前指示热源以对阀和/或喷射器进行加热。加热条件是有可能发生冰形成的燃料电池系统条件。加热条件可以是在阈值以下的燃料电池系统组件温度或环境温度。加热条件还可以基于其它燃料电池系统状态。

对喷射器进行加热还提供以下附加的优点，即，保持阳极再循环流的湿度并将该湿度传递至燃料电池堆的阳极入口。热传导通过喷射器主体并且随着其流过喷射器的混合室而通过传导和/或对流被转移至再循环气体中。阳极再循环气体的增加的温度有助于补偿来自主喷嘴30和氢源22的冷氢流，并且减轻由混合上述料流所导致的凝结或结露点下降，从而在燃料电池堆的阳极入口处提供增加的湿度。

堆12的阴极侧16接收例如作为气源70中的组成部分的氧。在一个实施例中，压缩机72由马达74驱动，以对进入的空气进行加压。加压后的空气在进入阴极侧16之前被增湿器76增湿。另一个分离器(未示出)可以位于增湿器76的下游，以在其在输入端78处进入堆12的阴极侧16之前将水从湿润的空气流中去除。阴极侧16的输出端80连接到阀82。来自分离器40的排泄线42可连接到阀82下游的线(或管道)84。在其它实施例中，排泄线可以与燃料电池系统10中的其它位置铅垂。

基于喷射器28的使用以产生通过阳极侧14的流并使流通过被动再循环回路38，喷射器28必须克服包括通常跨燃料电池堆12的显著压降在内的任何压降。所示出的系统10不包括引导再循环回路38中的流的泵或其它装置。因此，对于燃料电池性能和稳定性来说，需要防止或减少喷射器28内的冰形成。

图2示出了例如在燃料电池的启动之前的冷吹扫过程期间或者在燃料电池的启动时，传统燃料电池系统中的喷射器100中的冰形成的示例。氢在102处从氢源流至喷射器100中。氢接着流过主喷嘴入口104。这时，氢可以以高流速流动并且可以接近声速。氢接着进入混合室106，该混合室106还是缩扩喷嘴110的收缩段108。再循环气体还在112处进入混合室106，并且该再循环气体包括氢、水蒸气和其它成分。

在混合室106内氢流夹带着再循环气体，接着湿润的氢流113流过喷嘴110的喉部114。随着CD喷嘴110的截面积降低，在喉部114的流速可达到声速。湿润的氢接着离开喷嘴110的喉部114并且进入扩散段116。随着扩散段116的截面积增大，湿润的氢的速度降低。在扩散段116内，随着截面积增大，流的温度和压力降低。湿润的氢充当可压缩的流体并且具有面积的变化，正如本领域所已知的，存在相对应的温度和压力变化。例如，利用理想的气体和可逆流假设，可容易地计算出对于不同面积比的温度和压力比以及对于亚音速、音速和超音速流的马赫数(Mach number)。类似地，可以找到用于更复杂的流的压力和温度。如果流变为音速或更快，则遍及在CD喷嘴内形成的震波处会产生附加的温度和压降。

随着流的温度的降低，特别是在扩散段116内，水蒸气或小水滴会改变状态并形成冰118。对于已经处于冷周围环境中的喷射器100来说，喷射器材料和壁的温度会与环境温度一样低。喷射器100的冷壁及喷射器100的冷热量会促进冰形成和/或提供使冰沉积至其上的冷表面。因冷氢储存装置和通过扩散器的氢的膨胀，氢气102的温度还可以处于环境温度或在环境温度以下，并且有助于冰形成。

如图2中可看见的，CD喷嘴110内的冰118引起扩散段116中的喷嘴的横截面局部减小。这种因结冰引起的横截面的局部减小会导致流的不稳定性和喷射器性能的降低。

图3示出了组合阀和喷射器组件120。阀主体和喷射器主体被整合并形成单个主体122。在其它实施例中，阀和喷射器可以单独地形成并在燃料电池内设置为彼此相邻或分隔开，其中，阀和/或喷射器具有相应的加热器模块。阀部分124是正常闭合的螺线管阀。氢流进入阀入口126。氢流由活塞128控制。该活塞处于正常闭合的位置以防止氢的流动，除非活塞被致动。当螺线管132的线圈130通电并工作时，活塞128升高，氢气流过活塞128并流到阀出口134。阀124可以是任何类型的螺线管阀或适于与氢气一起使用的其它阀。

对于组件120的喷射器部分140的主入口喷嘴138来说，阀出口134成为喷射器入口通道136。再循环气体通过入口142流至喷射器部分中。混合室144和CD喷嘴146形成在组件120内。湿润的氢在148处离开组件。

组件120具有一个或更多个热电加热器模块150。对于所示出的实施例，热电加热器被整合至组件的主体122中，以加热阀部分124和喷射器部分140。主体122可以由导热材料形成。热电加热模块可以是诸如固态有源热泵的热电热泵，其利用电能和珀尔帖效应(Peltier effect)将热从装置的一侧传递至另一侧。组件120还可以以绝缘材料152卷绕或包围。绝缘材料可使组件120以更快的速率变热和/或以更慢的速率变冷。

图4示出了喷射器160的另一实施例，喷射器160具有由第一材料制成的主入口喷嘴162和由第二材料制成的混合室164和CD喷嘴166。喷射器160可利用如这里讨论的各种技术进行加热，或者可位于加热的阀的下游。喷射器160可与氢阀单独地形成。主入口喷嘴163可以由诸如不锈钢等的金属制造。喷嘴162被设计为与氢气一起使用，以防止由氢气造成的材料降解、脆化和/或腐蚀。

混合室164和CD喷嘴166可由诸如塑料的第二材料制成。第二材料具有比第一材料更低的热质量，因此当暴露至冷周围环境时，更慢到达凝固温度。第二材料还可以是具有低接触角的疏水性材料，从而进一步防止在CD喷嘴的扩散段内的水沉积和冰形成。

图5示出了来自不具有加热系统的传统燃料电池的启动数据。图5A示出了随时间跨燃料电池的阳极侧的压力180。图5B示出了在至阳极堆的入口处测量的温度。跨阳极的压力180表示流经系统的流。压力180示出了基线值184以及脉冲186。基线压力184由喷射器流引起。脉冲186由保持通过阳极堆的流的吹扫阀活动引起。在188的初始瞬时启动时段，堆入口的温度在凝固点以下或在零摄氏度以下，冰会在喷射器中形成。由于压力基线184处于其通常的操作压力以下，并且堆入口温度182没有升高至零摄氏度以上，所以喷射器具有冰形成，如190区域中所示。最终，冰在区域90中的燃料电池运行期间被动地融化，并且在192处，堆入口的温度182开始升高，并且如区域194中所示，阳极基线压力184也升高至正常的运行值。注意到，被动性融化冰的时间可以以分钟计，并且对于以在凝固点以下的初始温度所示出的示例约为5分钟。

图6示出了来自根据本公开的具有加热系统的燃料电池的开始数据。图6A随时间示出了跨燃料电池的阳极侧的压力200。图6B示出了在至阳极堆的入口处所测量的温度202。压力200示出了基线值204和脉冲206。在208处的初始瞬时启动时段，堆入口的温度在凝固点以下或在零摄氏度以下。用于阀和/或喷射器的加热器在图6中所示的启动工序开始时打开，或者可选择地，可以在启动之前打开以对喷射器和/或阀进行预热。示例中示出的加热器是以50瓦特的量级绘出的低功率加热器。如图所示，由于阳极基线压力204保持在其正常运行值，所以喷射器有少许或无冰形成，如区域210中所示，并且温度202以平稳的且连续的方式继续升高。

用于加热阀和/或喷射器的热源可以响应于基于各种燃料电池状态的加热条件或其它条件而开始。控制器可基于来自温度传感器或其它燃料电池或车辆传感器的输入来指示加热器模块开始并结束加热。为了指示热源运行，环境温度和/或燃料电池温度会需要在预定的阈值以下。这些阈值可以是零摄氏度，或者可以是在零摄氏度以上或以下的值。

阀和/或喷射器可以响应于燃料电池启动指令或车辆启动指令(诸如门解锁信号或点火钥匙信号)而被加热。阀和/或喷射器还可以响应于燃料电池开始冷浸过程而被加热。

阀和/或喷射器可以响应于诸如阳极基线压力不是其预计或预期的运行压力、阳极压力的变化率在预计值以下、或者表示潜在冰形成的另一燃料电池度量标准(诸如混合流的低温或喷射器块的低温)的燃料电池性能测量而被加热。

阀和/或喷射器还可以响应于预测的信息而被加热。控制器可确定燃料电池的预期启动时间。例如，燃料电池的控制器可以与网络联通，或与接收选择用于燃料电池的期望开始时间的用户输入(例如，车辆出发时间)的另一控制器联通。控制器可以被构造为基于模式识别、神经网络或其它预测算法来预测出发时间。控制器还可以被构造为接收与预测的环境温度调度表(例如天气预报)有关的信息。例如，如果控制器预测到燃料电池在前一晚无运行之后将在上午7:00起动并且预测到环境温度在此时在凝固点以下，则控制器可以调度并指示热源在上午6:45开始加热以为燃料电池在七点时的起动做准备。

本公开的各个实施例具有关联的非限制性优点。燃料电池在堆的阳极侧上具有喷射器，该喷射器驱动被动再循环回路。当燃料电池在冷的周围温度下起动时，会在喷射器内形成冰并造成燃料电池性能的下降和系统内的不稳定性。喷射器上游的喷射器和/或氢供给阀具有一个或更多个热源(诸如加热元件)，以防止或减少冰形成。

尽管上面描述了示例性实施例，但其并不意指这些实施例描述了本发明的所有可能的形式。相反，在说明书中使用的词语是描述性的而非限定性的，应当理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。另外，各种实现实施例的特征可以进行组合以形成本发明的进一步实施例。

Claims

1.一种燃料电池系统，所述燃料电池系统包括：

燃料电池堆；

喷射器，与燃料电池堆流体连通并具有缩扩喷嘴，并且具有位于缩扩喷嘴的喉部上游的供氢喷嘴和再循环管道；

热源，被构造为加热喷射器；

控制器，被配置为：(i)测量系统温度以确定加热条件，以及(ii)响应于所述加热条件并响应于燃料电池系统启动指令，指示热源对喷射器进行加热。

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，所述燃料电池系统还包括氢供给阀，所述氢供给阀位于喷射器的上游并且与喷射器的供氢喷嘴流体连通。

3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，热源为第一热源；

所述燃料电池系统还包括被构造为加热氢供给阀的第二热源。

4.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，所述热源还被构造为加热氢供给阀。

5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，燃料电池堆具有阳极侧和阴极侧；

所述燃料电池系统还包括与阳极侧流体连通的再循环回路；

其中，再循环回路与喷射器的再循环管道流体连通。

6.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，燃料电池堆具有阳极侧和阴极侧；

其中，喷射器与阳极侧流体连通并且位于阳极侧的上游。

7.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述控制器还被配置为：响应于吹扫循环期间的加热条件，指示热源对喷射器进行加热。

8.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述控制器还被配置为：(iii)接收燃料电池系统运行状态以确定另一加热条件，以及(iv)响应于所述另一加热条件，指示热源对喷射器进行加热。

9.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述控制器还被配置为：响应于加热条件而在预测的燃料电池启动时间之前指示热源对喷射器进行加热。

10.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述控制器还被配置为：指示热源对喷射器进行加热，从而加热喷射器中的氢燃料和阳极再循环气体，以控制喷射器的出口以及至燃料电池堆的入口处的流体流中的湿度。

11.根据权利要求4所述的燃料电池系统，所述燃料电池系统还包括：

主体，对氢供给阀和喷射器进行限定，使得氢供给阀和喷射器形成为一体，主体由导热材料形成，主体对流体结合到用于供氢喷嘴的喷射器入口通道的阀入口进行限定，主体对流体结合到混合室的喷射器入口通道和再循环入口进行限定，主体对流体结合到缩扩喷嘴的混合室进行限定，主体对阀入口与喷射器入口通道之间的氢供给阀的活塞进行支撑；以及

绝缘层，包围主体，

其中，热源具有被集成到主体的热电加热器模块。

12.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述控制器基于阈值以下的环境温度来确定加热条件。

13.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，所述控制器基于阳极压力来确定加热条件。