CN108649247A - 能低温冷启动的质子交换膜燃料电池的运行系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能低温冷启动的质子交换膜燃料电池的运行系统，包括：质子交换膜燃料电池的进料端连接有发电氢气输入管、发电空气输入管，发电氢气输入管通过氢气输入总管与氢气瓶相连通，发电空气输入管通过空气输入总管与空压机相连通，质子交换膜燃料电池的进料端和出料端之间设置有冷剂循环管，质子交换膜燃料电池的出料端连接有空气废气管、氢气循环管、冷凝水外排管、加热废气管，质子交换膜燃料电池的结构包括：一对端板，一对端板之间设置有若干相互串联设置的单电池、以及若干加热单元，每个加热单元均设置在相邻的一对单电池之间。本发明的优点在于：能在超低温条件下启动，冷启动时其消耗的氢气量少，冷启动时间短。
Description
技术领域
本发明涉及质子交换膜燃料电池技术领域，具体涉及质子交换膜燃料电池。
背景技术
质子交换膜燃料电池是一种以氢气和氧气为原料进行电化学反应生成水、同时将化学能转化成电能的电化学发电装置，其具有清洁、高效、节能环保、能量转化率高等特点。
目前的质子交换膜燃料电池运行系统，包括：质子交换膜燃料电池，质子交换膜燃料电池的两端分别为进料端和出料端，质子交换膜燃料电池的进料端连接有带发电氢气电磁阀的发电氢气输入管、带发电空气电磁阀的发电空气输入管，发电氢气输入管通过氢气输入总管与氢气瓶相连通，发电空气输入管通过空气输入总管与空压机相连通，质子交换膜燃料电池的进料端和出料端之间设置有带冷剂循环泵和冷剂电磁阀的冷剂循环管，质子交换膜燃料电池的出料端连接有空气废气管、氢气循环管、冷凝水外排管。所述的质子交换膜燃料电池的结构主要包括：一对端板，端板之间串联设置有若干单电池。
由于化学反应产生的水会残留在质子交换膜燃料电池内部，在冰点以下的低温环境中，质子交换膜燃料电池内部的液态水会发生冻结，质子交换膜燃料电池启动时产生的反应热不足以溶解冰，这就对质子交换膜燃料电池运行系统的启动造成影响，在恶劣的低温环境质子交换膜燃料电池运行系统可能会出现启动缓慢、启动困难或启动失败等问题。
发明内容
本发明的目的是：提供一种能低温冷启动的质子交换膜燃料电池的运行系统。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：能低温冷启动的质子交换膜燃料电池的运行系统，包括：质子交换膜燃料电池，质子交换膜燃料电池的两端分别为进料端和出料端，质子交换膜燃料电池的进料端连接有带发电氢气电磁阀的发电氢气输入管、带发电空气电磁阀的发电空气输入管，发电氢气输入管通过氢气输入总管与氢气瓶相连通，发电空气输入管通过空气输入总管与空压机相连通，质子交换膜燃料电池的进料端和出料端之间设置有带冷剂循环泵和冷剂电磁阀的冷剂循环管，质子交换膜燃料电池的出料端连接有空气废气管、氢气循环管、冷凝水外排管；质子交换膜燃料电池的出料端还连接有加热废气管，所述的质子交换膜燃料电池的结构包括：一对端板，一对端板之间设置有若干相互串联设置的单电池、以及若干加热单元，每个加热单元均设置在相邻的一对单电池之间，每个加热单元内均设置有空气集散腔、汇集腔、氢气集散腔、若干空气流道以及若干氢气流道，空气流道的进口端均与空气集散腔相连通，空气流道的出口端均与汇集腔相连通，空气流道与氢气流道一一对应，氢气流道的进口端均氢气集散腔相连通，每条空气流道的流道壁上均开设有与对应氢气流道相连通的燃烧口，每条氢气流道中的氢气均能通过燃烧口进入至对应的空气流道内，每条空气流道中的燃烧口处均设置有点火器；每个加热单元的空气集散腔均与加热空气通道相连通，加热空气通道与带有加热空气电磁阀的加热空气输入管相连接，加热空气输入管与空气输入总管相连接；每个加热单元的氢气集散腔均与加热氢气通道相连通，加热氢气通道与带有加热氢气电磁阀的加热氢气输入管相连接，加热氢气输入管与氢气输入总管相连接；每个加热单元的汇集腔均与排气通道和排水通道相连通，所述的排气通道与加热废气管相连接，所述的排水通道与冷凝水外排管相连接。
进一步地，前述的能低温冷启动的质子交换膜燃料电池的运行系统，其中，在质子交换膜燃料电池内设置有用于监测质子交换膜燃料电池内部温度的燃料电池热电偶，所述的燃料电池热电偶与系统控制模块通讯连接。
进一步地，前述的能低温冷启动的质子交换膜燃料电池的运行系统，其中，发电空气输入管上设置有加湿器，加湿器上设置有空气放散管，所述的空气废气管连通至加湿器，质子交换膜燃料电池发电产生的空气废气经空气废气管进入加湿器中给发电用的氢气加湿后从空气放散管中排出；氢气循环管上设置有氢气循环泵，氢气循环管连通至发电氢气输入管，质子交换膜燃料电池发电残留的氢气经氢气循环管进入至发电氢气输入管中，从而给发电用的氢气进行加湿；冷剂循环管上还设置有散热器和去离子装置，冷剂从质子交换膜燃料电池的出料端输出经散热器降温和去离子装置去离子后回流至质子交换膜燃料电池的进料端。
更进一步地，前述的能低温冷启动的质子交换膜燃料电池的运行系统，其中，发电氢气电磁阀、发电空气电磁阀、冷剂循环泵、冷剂电磁阀、氢气循环泵、加热空气电磁阀、加热氢气电磁阀均与系统控制模块通讯连接。
进一步地，前述的能低温冷启动的质子交换膜燃料电池的运行系统，其中，每个加热单元均包括相互密封盖合固定设置的盖板和燃烧板，燃烧板正对着盖板的板面上设置有向内凹进的加热反应区，加热反应区分为空气集散区、空气导流区、汇集区，空气导流区内设置有若干导流凸肋，导流凸肋将空气导流区分隔成若干空气导流槽，空气导流槽的进口端均与空气集散区相连通，空气导流槽的出口端均与汇集区相连通，氢气集散腔和若干氢气流道设置在燃烧板的板体内部，氢气流道与空气导流槽一一对应，每条空气导流槽内的燃烧板上均开设有燃烧口，每个燃烧口均与对应的氢气流道相连通，每条氢气流道中的氢气均能通过燃烧口进入至对应的空气导流槽内；密封盖合在燃烧板上的盖板与空气集散区、每条空气导流槽以及汇集区分别形成空气集散腔、若干空气流道以及汇集腔；每个点火器均设置在盖板上。
更进一步地，前述的能低温冷启动的质子交换膜燃料电池的运行系统，其中，每个加热单元的空气集散腔与氢气集散腔分别位于燃烧板上端部的两侧部位，并且空气集散腔和氢气集散腔均位于汇集腔的上方，空气流道呈辐射状从空气集散腔向下导向至汇集腔，氢气流道呈辐射状从氢气集散腔向下导向连通至燃烧口。
再进一步地，前述的能低温冷启动的质子交换膜燃料电池的运行系统，其中，每个燃烧口均位于对应氢气流道的底端，所有燃烧口均在加热单元中间部位的同一高度处齐平设置。
进一步地，前述的能低温冷启动的质子交换膜燃料电池的运行系统，其中，所述的加热空气通道是由分别贯通开设在端板、单电池以及每个加热单元的盖板和燃烧板上的空气进口对应连通形成的；所述的加热氢气通道是由分别贯通开设在端板、单电池以及每个加热单元的盖板和燃烧板上的氢气进口对应连通形成的；所述的排气通道是由分别贯通开设在端板、单电池以及每个加热单元的盖板和燃烧板上的排气口对应连通形成的；所述的排水通道是由分别贯通开设在端板、单电池以及每个加热单元的盖板和燃烧板上的排水口对应连通形成；排气口和排水口位于每个汇集腔的两侧部位，并且排气口高于排水口设置，排水口设置在汇集腔的底部位置处。
进一步地，前述的能低温冷启动的质子交换膜燃料电池的运行系统，其中，端板、单电池、每个加热单元的盖板和燃烧板上均分别贯通开设有发电空气进口、冷剂进口、发电氢气进口、发电空气出口、冷剂出口、发电氢气出口，所有发电空气进口、冷剂进口、发电氢气进口、发电空气出口、冷剂出口、发电氢气出口分别一一对应连通从而分别形成发电空气进入通道、冷剂进入通道、发电氢气进入通道、发电空气流出通道、冷剂流出通道、发电氢气流出通道；所述的发电空气输入管与发电空气进入通道相连通，空气经发电空气输入管进入至发电空气进入通道中；冷剂循环管的两端分别与冷剂进入通道和冷剂流出通道相连通，冷剂冷剂循环管中的冷剂从冷剂进入通道中进入，从冷剂流出通道中流出；空气废气管与发电空气流出通道相连通，质子交换膜燃料电池发电产生的空气废气经发电空气流出通道进入至空气废气管中；发电氢气输入管与发电氢气进入通道相连通，氢气经发电氢气输入管进入至发电氢气进入通道内；氢气循环管与发电氢气流出通道相连通，质子交换膜燃料电池内发电残留的氢气经发电氢气流出通道进入至氢气循环管中。
本发明的优点在于：质子交换膜燃料电池的运行系统能在零下40℃以下的超低温条件下稳定、可靠地启动，冷启动时其消耗的氢气量少，冷启动时间短。
附图说明
图1是本发明所述的能低温冷启动的质子交换膜燃料电池的运行系统的工作原理示意图。
图2是图1中质子交换膜燃料电池的结构示意图。
图3是图2中加热单元的主视结构示意图。
图4是图2中加热单元的组装结构示意图。
图5是图4中燃烧板的结构示意图。
图6是图5中燃烧板的内部结构示意图。
图7是图4中盖板上点火器的安装结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和优选实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，质子交换膜燃料电池的运行系统，包括：质子交换膜燃料电池400，质子交换膜燃料电池400的两端分别为进料端和出料端。质子交换膜燃料电池400的进料端连接有带发电氢气电磁阀401的发电氢气输入管402、带发电空气电磁阀403的发电空气输入管404，发电氢气输入管402通过氢气输入总管405与氢气瓶406相连通，发电空气输入管404通过空气输入总管407与空压机408相连通。质子交换膜燃料电池400的进料端和出料端之间设置有带冷剂循环泵409和冷剂电磁阀410的冷剂循环管411，质子交换膜燃料电池400的出料端连接有空气废气管412、氢气循环管419、冷凝水外排管413。本实施例中发电空气输入管404上设置有加湿器416，加湿器416上设置有空气放散管417，所述的空气废气管412连通至加湿器416，质子交换膜燃料电池400发电产生的空气废气由空气废气管412进入加湿器416中给发电用的空气加湿后从空气放散管417中排出。所述的氢气循环管419上设置有氢气循环泵418，氢气循环管419连通至发电氢气输入管402，质子交换膜燃料电池400发电残留的氢气经氢气循环管419进入至发电氢气输入管402中，从而给发电用的氢气进行加湿。本实施例中，质子交换膜燃料电池400的出料端还连接有加热废气管415。本实施例中冷剂循环管411上还设置有散热器425和去离子装置426，冷剂从质子交换膜燃料电池400的出料端输出经散热器425降温和去离子装置426去离子后回流至质子交换膜燃料电池400的进料端。
如图2、图3、图7所示，所述的质子交换膜燃料电池400的结构包括：一对端板1，一对端板1之间设置有若干相互串联设置的单电池2、以及若干加热单元3。每个加热单元3均设置在相邻的一对单电池2之间。为了提高加热的均匀性，加热单元3在整个质子交换膜燃料电池400中均匀布置。每个加热单元3内均设置有空气集散腔301、汇集腔302、氢气集散腔303、若干空气流道304以及若干氢气流道305。空气流道304的进口端均与空气集散腔301相连通，空气流道304的出口端均与汇集腔302相连通，空气流道304与氢气流道305一一对应，氢气流道305的进口端均氢气集散腔303相连通，每条空气流道304的流道壁上均开设有与对应氢气流道305相连通的燃烧口306，每条氢气流道305中的氢气均能通过燃烧口306进入至对应的空气流道304内，每条空气流道304中的燃烧口306处均设置有点火器311。每个加热单元3的空气集散腔301均与加热空气通道11相连通，加热空气通道11与带有加热空气电磁阀420的加热空气输入管421相连接，所述的加热空气输入管21与空气输入总管407相连通。每个加热单元3的氢气集散腔303均与加热氢气通道12相连通，加热氢气通道12与带有加热氢气电磁阀422的加热氢气输入管423相连接，加热氢气输入管423与氢气输入总管405相连通。每个加热单元3的汇集腔302均与排气通道13和排水通道14相连通，所述的排气通道13与加热废气管415相连接，所述的排水通道14与冷凝水外排管413相连接。为了提高加热的均匀性，本实施例中每个燃烧口306均位于对应氢气流道305的底端，所有燃烧口306均在加热单元3中间部位的同一高度处齐平设置。加热空气通道11中的空气通过空气集散腔301进入空气流道304中，这能使得空气在空气集散腔301分布均匀从而使得每个空气流道304中的空气流量相同；加热氢气通道12中的氢气通过氢气集散腔303进入氢气流道305中，这能使得氢气在氢气集散腔303分布均匀，从而使得每个氢气流道305中的氢气流量相同；从而确保燃烧口306燃烧产生的热量的均匀性。
如图4、图5、图6、图7所示，本实施例中，每个加热单元3均包括相互密封盖合固定设置的盖板31和燃烧板32，正对着盖板31的燃烧板32的板面上设置有向内凹进的加热反应区，加热反应区分为空气集散区321、空气导流区322、汇集区323，空气导流区322内设置有若干导流凸肋324，导流凸肋324将空气导流区322分隔成若干空气导流槽325，空气导流槽325的进口端均与空气集散区321相连通，空气导流槽325的出口端均与汇集区323相连通，氢气集散腔303和若干氢气流道305设置在燃烧板32的板体内部，氢气流道305与空气导流槽325一一对应，每条空气导流槽325内的燃烧板32上均开设有燃烧口306，每个燃烧口306均与对应的氢气流道305相连通，每条氢气流道305中的氢气均能通过燃烧口306进入至对应的空气导流槽325内。密封盖合在燃烧板32上的盖板31与空气集散区321、每条空气导流槽325以及汇集区323分别形成空气集散腔301、若干空气流道304以及汇集腔302。每个点火器311均设置在盖板31上。为了便于空气以及氢气的输送，每个加热单元3的空气集散腔301与氢气集散腔303分别位于燃烧板32上端部的两侧部位。加热单元3采用盖板31与燃烧板32的盖合结构，这极大地方便了加热单元3的制作与生产以及后期的检修。
空气集散腔301和氢气集散腔303均位于汇集腔302的上方，空气流道304呈辐射状从空气集散腔301向下导向至汇集腔302，氢气流道305呈辐射状从氢气集散腔303向下导向连通至燃烧口306。空气流道304与氢气流道305可以是折线型也可以是弧线型的。
本实施例中，在质子交换膜燃料电池400内设置有用于监测温度的燃料电池热电偶424。为了便于自动控制，燃料电池热电偶424、发电氢气电磁阀401、发电空气电磁阀403、冷剂循环泵409、冷剂电磁阀410、氢气循环泵418、加热空气电磁阀420、加热氢气电磁阀422均与系统控制模块500通讯连接。
本实施例中所述的加热空气通道11是由分别贯通开设在端板1、单电池2以及每个加热单元3的盖板31和燃烧板32上的空气进口110对应连通形成的。所述的加热氢气通道12是由分别贯通开设在端板1、单电池2以及每个加热单元3的盖板31和燃烧板32上的氢气进口120对应连通形成的。所述的排气通道13是由分别贯通开设在端板1、单电池2以及每个加热单元3的盖板31和燃烧板32上的排气口130对应连通形成的。所述的排水通道14是由分别贯通开设在端板1、单电池2以及每个加热单元3的盖板31和燃烧板32上的排水口140对应连通形成的。所述的排气口130和排水口140均位于汇集腔302的两侧部位，并且排气口130高于排水口140设置，排水口140设置在汇集腔302的底部位置处。上述结构的加热空气通道11、加热氢气通道12、排气通道13、排水通道14均是穿过端板1、单电池2以及每个加热单元3的盖板31和燃烧板32的板体、并沿着质子交换膜燃料电池的纵向设置，这样能使得空气与氢气分别快速进入至每个加热单元3中，又能使得每个加热单元3中产生的水和气体快速排出，从而有效减少水的残留，同时也缩小了整个质子交换膜燃料电池的体积。
本实施例中，端板1、单电池2、每个加热单元3的盖板31和燃烧板32上均分别贯通开设有发电空气进口5、冷剂进口6、发电氢气进口7、发电空气出口8、冷剂出口9、发电氢气出口10，发电空气进口5、冷剂进口6、发电氢气进口7、发电空气出口8、冷剂出口9、发电氢气出口10分别一一对应连通，从而形成发电空气进入通道50、冷剂进入通道60、发电氢气进入通道70、发电空气流出通道80、冷剂流出通道90、发电氢气流出通道100。所述的发电空气输入管404与发电空气进入通道50相连通，空气经发电空气输入管404进入至发电空气进入通道50中；冷剂循环管411的两端分别与冷剂进入通道60和冷剂流出通道90相连通，冷剂循环管411中的冷剂从冷剂进入通道60中进入，从冷剂流出通道90中流出；空气废气管412与发电空气流出通道80相连通，质子交换膜燃料电池发电产生的空气废气经发电空气流出通道80进入至空气废气管412中；发电氢气输入管402与发电氢气进入通道70相连通，氢气经发电氢气输入管402进入至发电氢气进入通道70内；氢气循环管419与发电氢气流出通道100相连通，质子交换膜燃料电池内发电残留的氢气经发电氢气流出通道100进入至氢气循环管419中。
工作原理如下。
第一步低温冷启动。燃料电池热电偶424将温度监测信号发送至系统控制模块500，当温度低于冰点时，系统控制模块500向加热空气电磁阀420、加热氢气电磁阀422发送开启指令。助燃用的空气依次经空压机408、加热空气输入管421、加热空气通道11进入至每个加热单元3的空气集散腔301内。加热燃烧用的氢气从氢气瓶406中依次经加热氢气输入管423、加热氢气通道12进入至每个加热单元3的氢气集散腔303内。每个加热单元3中空气集散腔301内的空气进入至每条空气流道304中，每个加热单元3的氢气集散腔303内的氢气进入至每条氢气流道305中，每条氢气流道305中的氢气再从燃烧口306进入至空气流道304中。每个燃烧口306处的点火器311点火，从而使得氢气燃烧，释放热量。为了确保氢气燃烧完全，点火器311可以不间断点火。每个加热单元3均将热量传递给单电池2，从而使得整个质子交换膜燃料电池系统的温度迅速提高。每个加热单元3中燃烧产生的冷凝水依次汇集腔302、排水通道14和冷凝水外排管413向外排出。每个加热单元3中燃烧多余的且被加热的空气依次经汇集腔302、排气通道13、加热废气管415向外排出。
为了对低温冷启动时氢气的消耗量以及冷启动的时间进行说明，下面给出具体实例。
实例一。
环境条件：石墨比热 710 J/(kg·K)；氢气热值 1.4×108 J/kg；电池电堆质量200kg；环境温度-30℃；升温后温度0℃；散热率 5%。
氢气消耗量=（升温后温度-环境温度）×石墨比热×电池电堆质量÷氢气热值×(1+散热率)。
氢气消耗量=30×710×200÷（1.4×108）×1.05=0.032kg 。
实例二。
环境条件：环境温度-20℃；升温后温度0℃；消耗氢气流量0.048kg/min；石墨比热710 J/(kg·K)；氢气热值 1.4×108 J/kg；电池电堆质量 200kg；散热率 5%。
其中：消耗氢气流量依据供氢系统为燃料电池系统供氢能力，燃料电池额定功率下工作氢气消耗量确定，以36kw燃料电池为例。
氢气消耗量=（升温后温度-环境温度）×石墨比热×电池电堆质量÷氢气热值×(1+散热率)。
氢气消耗量=20×710×200÷（1.4×108）×1.05=0.022kg 。
冷启动时间=氢气消耗量÷氢气流量 。
冷启动时间=0.022÷0.048=0.46 min=28 s 。
即：由环境温度-20℃，升高至0℃，消耗时间28s 。
实例三。
环境条件：环境温度-10℃；升温后温度0℃；消耗氢气流量0.048kg/min；石墨比热710 J/(kg·K)；氢气热值 1.4×108 J/kg；电池电堆质量 200kg；散热率 5%。
其中：消耗氢气流量依据供氢系统为燃料电池系统供氢能力，燃料电池额定功率下工作氢气消耗量确定，以36kw燃料电池为例。
氢气消耗量=（升温后温度-环境温度）×石墨比热×电池电堆质量÷氢气热值×(1+散热率)。
氢气消耗量=10×710×200÷（1.4×108）×1.05=0.011kg 。
冷启动时间=氢气消耗量÷氢气流量。
冷启动时间=0.011÷0.048=0.23 min=14 s；
即：由环境温度-10℃，升高至0℃，消耗时间14s 。
由此得到：第一步低温冷启动时其消耗的氢气量少，冷启动时间短，并能实现超低温冷启动。
第二步质子交换膜燃料电池系统运行。燃料电池热电偶424将温度监测信号发送至系统控制模块500，当温度达到冰点以上时，系统控制模块500向加热空气电磁阀420和加热氢气电磁阀422发送关闭指令，从而停止加热。
系统控制模块500向发电氢气电磁阀401、发电空气电磁阀403、氢气循环泵418、冷剂循环泵409、冷剂电磁阀410发送开启指令。质子交换膜燃料电池开始发电工作。
发电用的空气依次经空压机408、发电空气输入管404、加湿器416、进入至发电空气进入通道50中。质子交换膜燃料电池400发电产生的空气废气依次经发电空气流出通道80、空气废气管412中进入至加湿器416中，从而给发电用的空气进行加湿，之后从空气放散管417中排出。
发电用的氢气依次经氢气瓶406、发电氢气输入管402进入至发电氢气进入通道70中。在氢气循环泵418的作用下，质子交换膜燃料电池400内发电残留的氢气依次经发电氢气流出通道100、氢气循环管419进入至发电氢气输入管402中，从而给发电用的氢气加湿。
在冷剂循环泵409的作用下，冷剂从冷剂循环管411进入冷剂进入通道60中给质子交换膜燃料电池400降温，然后从冷剂流出通道90中流回至冷剂循环管411，冷剂循环管411中的冷剂依次经散热器425降温、去离子装置426去离子后回流至质子交换膜燃料电池400。
本发明的优点在于：质子交换膜燃料电池的运行系统能在零下40℃以下的超低温条件下可靠启动，冷启动时其消耗的氢气量少，冷启动时间短。
Claims (9)
1.能低温冷启动的质子交换膜燃料电池的运行系统，包括：质子交换膜燃料电池，质子交换膜燃料电池的两端分别为进料端和出料端，质子交换膜燃料电池的进料端连接有带发电氢气电磁阀的发电氢气输入管、带发电空气电磁阀的发电空气输入管，发电氢气输入管通过氢气输入总管与氢气瓶相连通，发电空气输入管通过空气输入总管与空压机相连通，质子交换膜燃料电池的进料端和出料端之间设置有带冷剂循环泵和冷剂电磁阀的冷剂循环管，质子交换膜燃料电池的出料端连接有空气废气管、氢气循环管、冷凝水外排管；其特征在于：质子交换膜燃料电池的出料端还连接有加热废气管，所述的质子交换膜燃料电池的结构包括：一对端板，一对端板之间设置有若干相互串联设置的单电池、以及若干加热单元，每个加热单元均设置在相邻的一对单电池之间，每个加热单元内均设置有空气集散腔、汇集腔、氢气集散腔、若干空气流道以及若干氢气流道，空气流道的进口端均与空气集散腔相连通，空气流道的出口端均与汇集腔相连通，空气流道与氢气流道一一对应，氢气流道的进口端均氢气集散腔相连通，每条空气流道的流道壁上均开设有与对应氢气流道相连通的燃烧口，每条氢气流道中的氢气均能通过燃烧口进入至对应的空气流道内，每条空气流道中的燃烧口处均设置有点火器；每个加热单元的空气集散腔均与加热空气通道相连通，加热空气通道与带有加热空气电磁阀的加热空气输入管相连接，加热空气输入管与空气输入总管相连接；每个加热单元的氢气集散腔均与加热氢气通道相连通，加热氢气通道与带有加热氢气电磁阀的加热氢气输入管相连接，加热氢气输入管与氢气输入总管相连接；每个加热单元的汇集腔均与排气通道和排水通道相连通，所述的排气通道与加热废气管相连接，所述的排水通道与冷凝水外排管相连接。
2.根据权利要求1所述的能低温冷启动的质子交换膜燃料电池的运行系统，其特征在于：在质子交换膜燃料电池内设置有用于监测质子交换膜燃料电池内部温度的燃料电池热电偶，所述的燃料电池热电偶与系统控制模块通讯连接。
3.根据权利要求1或2所述的能低温冷启动的质子交换膜燃料电池的运行系统，其特征在于：发电空气输入管上设置有加湿器，加湿器上设置有空气放散管，所述的空气废气管连通至加湿器，质子交换膜燃料电池发电产生的空气废气经空气废气管进入加湿器中给发电用的氢气加湿后从空气放散管中排出；氢气循环管上设置有氢气循环泵，氢气循环管连通至发电氢气输入管，质子交换膜燃料电池发电残留的氢气经氢气循环管进入至发电氢气输入管中，从而给发电用的氢气进行加湿；冷剂循环管上还设置有散热器和去离子装置，冷剂从质子交换膜燃料电池的出料端输出经散热器降温和去离子装置去离子后回流至质子交换膜燃料电池的进料端。
4.根据权利要求3所述的能低温冷启动的质子交换膜燃料电池的运行系统，其特征在于：发电氢气电磁阀、发电空气电磁阀、冷剂循环泵、冷剂电磁阀、氢气循环泵、加热空气电磁阀、加热氢气电磁阀均与系统控制模块通讯连接。
5.根据权利要求1或2所述的能低温冷启动的质子交换膜燃料电池的运行系统，其特征在于：每个加热单元均包括相互密封盖合固定设置的盖板和燃烧板，燃烧板正对着盖板的板面上设置有向内凹进的加热反应区，加热反应区分为空气集散区、空气导流区、汇集区，空气导流区内设置有若干导流凸肋，导流凸肋将空气导流区分隔成若干空气导流槽，空气导流槽的进口端均与空气集散区相连通，空气导流槽的出口端均与汇集区相连通，氢气集散腔和若干氢气流道设置在燃烧板的板体内部，氢气流道与空气导流槽一一对应，每条空气导流槽内的燃烧板上均开设有燃烧口，每个燃烧口均与对应的氢气流道相连通，每条氢气流道中的氢气均能通过燃烧口进入至对应的空气导流槽内；密封盖合在燃烧板上的盖板与空气集散区、每条空气导流槽以及汇集区分别形成空气集散腔、若干空气流道以及汇集腔；每个点火器均设置在盖板上。
6.根据权利要求5所述的能低温冷启动的质子交换膜燃料电池的运行系统，其特征在于：每个加热单元的空气集散腔与氢气集散腔分别位于燃烧板上端部的两侧部位，并且空气集散腔和氢气集散腔均位于汇集腔的上方，空气流道呈辐射状从空气集散腔向下导向至汇集腔，氢气流道呈辐射状从氢气集散腔向下导向连通至燃烧口。
7.根据权利要求6所述的能低温冷启动的质子交换膜燃料电池的运行系统，其特征在于：每个燃烧口均位于对应氢气流道的底端，所有燃烧口均在加热单元中间部位的同一高度处齐平设置。
8.根据权利要求5所述的能低温冷启动的质子交换膜燃料电池的运行系统，其特征在于：所述的加热空气通道是由分别贯通开设在端板、单电池以及每个加热单元的盖板和燃烧板上的空气进口对应连通形成的；所述的加热氢气通道是由分别贯通开设在端板、单电池以及每个加热单元的盖板和燃烧板上的氢气进口对应连通形成的；所述的排气通道是由分别贯通开设在端板、单电池以及每个加热单元的盖板和燃烧板上的排气口对应连通形成的；所述的排水通道是由分别贯通开设在端板、单电池以及每个加热单元的盖板和燃烧板上的排水口对应连通形成；排气口和排水口位于每个汇集腔的两侧部位，并且排气口高于排水口设置，排水口设置在汇集腔的底部位置处。
9.根据权利要求5所述的能低温冷启动的质子交换膜燃料电池的运行系统，其特征在于：端板、单电池、每个加热单元的盖板和燃烧板上均分别贯通开设有发电空气进口、冷剂进口、发电氢气进口、发电空气出口、冷剂出口、发电氢气出口，所有发电空气进口、冷剂进口、发电氢气进口、发电空气出口、冷剂出口、发电氢气出口分别一一对应连通从而分别形成发电空气进入通道、冷剂进入通道、发电氢气进入通道、发电空气流出通道、冷剂流出通道、发电氢气流出通道；所述的发电空气输入管与发电空气进入通道相连通，空气经发电空气输入管进入至发电空气进入通道中；冷剂循环管的两端分别与冷剂进入通道和冷剂流出通道相连通，冷剂循环管中的冷剂从冷剂进入通道中进入，从冷剂流出通道中流出；空气废气管与发电空气流出通道相连通，质子交换膜燃料电池发电产生的空气废气经发电空气流出通道进入至空气废气管中；发电氢气输入管与发电氢气进入通道相连通，氢气经发电氢气输入管进入至发电氢气进入通道内；氢气循环管与发电氢气流出通道相连通，质子交换膜燃料电池内发电残留的氢气经发电氢气流出通道进入至氢气循环管中。
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