CN109904488A - 燃料电池系统及其低温启动方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种燃料电池系统及其低温启动方法，在所述燃料电池中设置所述加热单元可以在低温环境中提高所述燃料电池电堆的温度，有助于所述燃料电池的热启动。本申请设置所述加热单元，对于原有的所述燃料电池结构的改进较小，不会影响所述燃料电池电堆的结构设计。

Description

燃料电池系统及其低温启动方法

技术领域

本申请涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种燃料电池系统及其低温启动方法。

背景技术

目前全球石油资源日益枯竭，温室效应等环境问题愈加严峻。与传统内燃机、电动机等动力源相比，燃料电池在功率密度和环境友好程度上有很大优势。燃料电池是一种电化学装置，能将化学能直接转换为电能。由于燃料电池的能量转换过程不受卡诺循环限制，其能量转换效率较高。燃料电池工作过程中，消耗的燃料为氢气，反应产物是水，有害排放物为零，所以是最清洁的能源之一。

由于燃料电池产物为水，零度以下低温启动是燃料电池的技术瓶颈之一。在低温环境中燃料电池启动的时候燃料电池的电堆温度低于零度，燃料电池产生的水容易在内部结冰。燃料电池的内部结冰后，一方面阻碍了电化学反应的进行，另一方面阻碍了反应气体在多孔介质中的传输。燃料电池的内部结冰对燃料电池的输出性能造成一定影响，甚至可能导致反应中断，燃料电池的启动失败。同时如果水在燃料电池内部结冰，会对其内部结构造成一定的机械损伤，影响燃料电池的寿命。因此在燃料电池低温启动过程中，需要尽快地将温度提高到零度以上。

现有的燃料电池低温启动的解决方法，一方面是通过提高燃料电池的内部产热量，另一方面是通过外部增加热量辅助燃料电池升温。前者主要是通过控制电流、反应物等方式，提高电流，降低燃料电池电压，从而提高反应热。后者则通过外部能量源加热冷却水、加热双极板、加热进气或加热端板。

传统的利用降低燃料电池电压的方法增加燃料电池内部产热量的方法容易导致燃料电池的损坏，容易引起反极现象，控制过程比较困难。传统的利用外电源对电堆进行加热的方法需要在系统中增加蓄电池，可能需要额外安装加热器，同时增加了加热电路，造成了系统结构复杂，也增加了成本。另外，传统的方法还需要对燃料电池双极板进行改造，容易对电堆已有结构造成破坏。

发明内容

基于此，有必要针对通过外电路对燃料电池的进行加热，需要对燃料电池双极板进行改造，容易对电堆已有结构造成破坏的问题，提供一种燃料电池系统及其低温启动方法。

一种燃料电池系统，包括：

燃料电池电堆，用于为燃料电池的燃料气和氧化气提供反应场所；

阳极端板，与所述燃料电池电堆连通；

阴极端板，与所述燃料电池电堆连通；以及

两个加热单元，一个加热单元设置于所述燃料电池电堆和所述阳极端板之间，另一个所述加热单元设置于所述燃料电池电堆和所述阴极端板之间，用于在低温环境下实现对于所述燃料电池电堆的加热。

在一个实施例中，所述加热单元包括：

第一集流板，贴合所述燃料电池电堆设置；

加热片，贴合所述第一集流板设置；以及

第二集流板，贴合所述加热片并且远离所述燃料电池堆设置。

在一个实施例中，所述燃料电池电堆与两个所述第一集流板分别直接压紧接触并固定；

两个所述第二集流板分别与所述阳极端板和所述阴极端板直接压紧接触并固定。

在一个实施例中，还包括：

负载，与所述燃料电池电堆电连接，用于控制所述燃料电池系统的输出功率；以及

低温启动电路，与所述负载和所述两个加热单元分别电连接，所述低温启动电路的状态可以调节，所述低温启动电路用于控制所述燃料电池系统是否进入低温启动状态。

在一个实施例中，所述低温启动电路包括：

第一开关，与所述负载直接电连接，用于控制所述负载是否接入低温启动回路，调整所述燃料电池系统的输出功率；

第二开关，电连接于靠近所述阳极端板设置的所述加热单元中的所述第一集流板和所述负载的一端之间；以及

第三开关，电连接于靠近所述阴极端板设置的所述加热单元中的所述第一集流板和所述负载的另一端之间。

在一个实施例中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关为单刀单掷的机械开关或者单刀单掷的电控开关。

在一个实施例中，所述低温启动电路包括：

第四开关，所述第四开关为单双掷开关，所述第四开关具有第一触点、第二触点和第三触点，所述第四开关实现所述第一触点和第二触点接通或者实现所述第一触点和第三触点接通，所述第一触点和所述负载的一端电连接，所述第二触点和靠近所述阳极端板设置的所述加热单元中的所述第二集流板电连接，所述第三触点和靠近所述阳极端板设置的所述加热单元中的所述第一集流板电连接；以及

第五开关，所述第五开关为单双掷开关，所述第五开关具有第四触点、第五触点和第六触点，所述第五开关实现所述第四触点和所述第五触点接通或者实现所述第四触点和第六触点接通，所述第四触点和所述负载的另一端电连接，所述第五触点和靠近所述阴极端板设置的所述加热单元中的所述第一集流板电连接，所述第六触点和靠近所述阳极端板设置的所述加热单元中的所述第二集流板电连接。

一种燃料电池的低温启动方法，所述燃料电池系统包括：

燃料电池电堆、阳极端板、阴极端板、两个加热单元、低温启动电路以及负载；

所述燃料电池电堆的两个侧面分别贴合设置一个所述加热单元，在所述加热单元的外侧壁分别贴合设置所述阳极端板和所述阴极端板；

一个所述加热单元包括紧密贴合设置的第一集流板、加热片和第二集流板；

所述负载与所述燃料电池电堆电连接，用于控制所述燃料电池系统的输出功率，所述低温启动电路与所述负载和所述两个加热单元分别电连接，所述低温启动电路的状态可以调节，所述低温启动电路用于控制所述燃料电池系统是否进入低温启动状态；

所述低温启动方法包括：

在低温环境中，所述低温启动电路控制所述燃料电池系统进入低温启动回路：向所述燃料电池电堆通入反应气体，所述负载控制所述燃料电池系统的输出功率，所述低温启动电路控制电流从所述燃料电池电堆内部流经靠近所述阴极端板的所述加热单元，再流经所述负载，再流经靠近所述阳极端板的所述加热单元，最后进入所述燃料电池电堆；

检测环境温度，当环境温度高于预设阈值，则通过所述低温启动电路控制所述燃料电池系统恢复正常启动回路：此时通过所述低温启动电路控制两个所述加热单元中的所述第二集流板均被短路，电流从所述燃料电池电堆内部流经靠近所述阴极端板的所述加热单元中的所述第一集流板，再流经所述负载，再流经靠近所述阳极端板的所述加热单元中的所述第一集流板，，最后进入所述燃料电池电堆。

在一个实施例中，所述低温启动电路包括：

第一开关，与所述负载直接电连接，用于控制所述负载是否接入低温启动回路，调整所述燃料电池系统的输出功率；

第二开关，电连接于靠近所述阳极端板设置的所述加热单元中的所述第一集流板和所述负载的一端之间；以及

第三开关，电连接于靠近所述阴极端板设置的所述加热单元中的所述第一集流板和所述负载的另一端之间；

当所述燃料电池系统处于低温启动回路时，所述第一开关闭合，所述第二开关和所述第三开关均断开；

当所述燃料电池系统恢复正常启动回路时，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关均闭合。

在一个实施例中，所述低温启动电路包括：

第四开关，所述第四开关为单双掷开关，所述第四开关具有第一触点、第二触点和第三触点，所述第一触点和所述负载的一端电连接，所述第二触点和靠近所述阳极端板设置的所述加热单元中的所述第二集流板电连接，所述第三触点和靠近所述阳极端板设置的所述加热单元中的所述第一集流板电连接；以及

第五开关，所述第五开关为单双掷开关，所述第五开关具有第四触点、第五触点和第六触点，所述第四触点和所述负载的另一端电连接，所述第五触点和靠近所述阴极端板设置的所述加热单元中的所述第一集流板电连接，所述第六触点和靠近所述阳极端板设置的所述加热单元中的所述第二集流板电连接；

当所述燃料电池系统处于低温启动回路时，所述第一触点和第二触点接通，所述第四触点和第六触点接通；

当所述燃料电池系统处于正常启动回路时，所述第一触点和第三触点接通，所述第四触点和所述第五触点接通。

本申请中提供燃料电池系统及其低温启动方法，在所述燃料电池中设置所述加热单元可以在低温环境中提高所述燃料电池电堆的温度，有助于所述燃料电池的热启动。本申请设置所述加热单元，对于原有的所述燃料电池结构的改进较小，不会影响所述燃料电池电堆的结构设计。

附图说明

图1为本申请一个实施例中提供的燃料电池的结构示意图；

图2为本申请一个实施例中提供的燃料电池的低温冷启动过程中电流流动方向示意图；

图3为本申请一个实施例中提供的燃料电池正常工作过程中电流流动方向示意图；

图4为本申请另一个实施例中提供的燃料电池的结构示意图；

图5为本申请另一个实施例中提供的燃料电池的低温冷启动过程中电流流动方向示意图；

图6为本申请另一个实施例中提供的燃料电池正常工作过程中电流流动方向示意图。

附图标号说明：

燃料电池系统100

燃料电池电堆10

阳极端板20

阴极端板30

加热单元40

第一集流板41

加热片42

第二集流板43

低温启动电路50

第一开关51

第二开关52

第三开关53

第四开关54

第五开关55

负载60

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请燃料电池系统及其低温启动方法进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

燃料电池是一种能量转化装置，它是按电化学原理，即原电池工作原理，等温的把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能。因而燃料电池放电的实际过程是氧化还原反应的过程。燃料电池主要由四部分组成，即阳极、阴极、电解质和外部电路。燃料气(一般可以选用氢气)和氧化(一般可以选用空气)气分别由燃料电池的阳极进气孔和阴极进气孔通入。燃料气在阳极端板上放出电子，电子经外电路传导到阴极端板并与氧化气结合生成离子。离子在电场作用下，通过电解质迁移到阳极端板上，与燃料气反应，产生电流。但是燃料电池在较低的环境温度中无法实现自启动。传统的方案中也找到了一些方法解决燃料电池低温启动的方法。传统的方法通过外电路对燃料电池进行加热，但是需要对燃料电池的双极板进行改造，容易对燃料电池电堆已有结构造成破坏。

请参阅图1，本申请提供了一种燃料电池系统及其低温启动方法，本申请中，在燃料电池电堆10和所述阳极端板20之间增加一个加热单元40，在燃料电池电堆10和所述阴极端板30之间增加一个加热单元40。利用燃料电池工作过程自身的电流对阳极端板20或者阴极端板30进行直接加热，该过程通过简单增加外部开关配合负载进行控制，燃料电池的结构较为简单，对于所述燃料电池电堆10的改变较小。本申请中在实现燃料电池低温启动方法时无需外部电源，并且重点针对启动过程中两侧燃料电池单片温度较低的情况，仅对所述阳极端板20和所述阴极端板30进行加热，有助于重点提高燃料电池端板及端侧燃料电池单片的温度。

参阅图1，本申请一个实施例中提供一种燃料电池系统100。所述燃料电池系统100包括燃料电池电堆10、阳极端板20、阴极端板30以及两个加热单元40。

所述燃料电池电堆10用于为燃料电池的燃料气和氧化气提供反应场所。所述阳极端板20与所述燃料电池电堆10连通。所述阴极端板30与所述燃料电池电堆10连通。所述两个加热单元40中一个加热单元40设置于所述燃料电池电堆10和所述阳极端板20之间。所述两个加热单元40中另一个所述加热单元40设置于所述燃料电池电堆10和所述阴极端板30之间，用于在低温环境下实现对于所述燃料电池电堆10的加热。所述阳极端板20和所述阴极端板30进行机械固定以及提供一定的机械强度。所述阳极端板20和所述阴极端板30同时还能用于冷却液的流通通道、反应气的流通通道和零部件的安装。所述阳极端板20与所述加热单元40之间有绝缘层。在靠近所述阳极端板20的所述加热单元40上设置有突出的极耳，用于与外部负载电连接，作为负极。在靠近所述阴极端板30的所述加热单元40上设置有突出的极耳，用于与外部负载电连接，作为正极。

本实施例中，在所述燃料电池系统100中设置所述加热单元40可以在低温环境中提高所述燃料电池电堆10的温度，有助于所述燃料电池系统100的热启动。本申请设置所述加热单元40，对于原有的所述燃料电池系统100结构的改进较小，不会影响所述燃料电池电堆10的结构设计。

在一个实施例中，所述加热单元40的面积与所述阳极端板20的面积相同，或者所述加热单元40的面积与所述阴极端板30的面积相同。本实施例中，设置所述加热单元40的面积与所述阳极端板20或者所述阴极端板30的面积相同，方便所述加热单元40的制造与安装。

在一个实施例中，所述加热单元40的面积与所述燃料电池电堆10的面积相同。本实施例中，所述加热单元40的面积与所述燃料电池电堆10的面积相同可以更精确的实现对所述燃料电池电堆10的加热。

在一个实施例中，所述加热单元40包括第一集流板41、加热片42和第二集流板43。

所述第一集流板41贴合所述燃料电池电堆10设置。所述加热片42贴合所述第一集流板41设置。所述第二集流板43贴合所述加热片42并且远离所述燃料电池堆10设置。

所述第一集流板41和所述第二集流板43可以设置相同的结构。比如，所述第一集流板41和所述第二集流板43可以包括绝缘层、集流层以及贯穿所述绝缘层和集流层的多个通孔。在所述集流层的上表面及多个通孔的孔壁上覆盖有耐腐蚀层，有效防止了集流板气体出入孔及安装孔位置的腐蚀，同时也提高了集流板的导通性。所述第一集流板41和所述第二集流板43可以由电导率较低的金属制成，将流经所述燃料电池堆10内部的电流和外部负载线相连接。

本申请实施例中，设置所述加热单元40，可以理解为在所述第二集流板43的基础上，沿着指向所述燃料电池电堆10的方向增加所述加热片42和所述第一集流板41。在一个实施例中，所述加热单元40还包括温度传感器，靠近所述阳极端板20或者靠近所述阴极端板30设置，用于实时测试所述燃料电池系统100所处的环境温度。

在一个实施例中，所述燃料电池电堆10与两个所述第一集流板41分别直接压紧接触并固定。两个所述第二集流板43分别与所述阳极端板20和所述阴极端板30直接压紧接触并固定。

本实施例中给出了所述加热单元40与所述燃料电池电堆10、所述阳极端板20和所述阴极端板30之间的接触面以及连接方式。具体的连接方式可以是粘粘连接、塑压成型或者螺栓连接。

在一个实施例中所述燃料电池系统100还包括低温启动电路50和负载60。

所述低温启动电路50和所述负载60作为所述燃料电池电堆10的外电路用于协助所述燃料电池系统100实现低温启动的控制。负载60与所述燃料电池堆10电连接。所述负载60用于控制所述燃料电池系统100的输出功率。

所述低温启动电路50与所述负载60和所述两个加热单元40分别电连接。所述低温启动电路50的状态可以调节。所述低温启动电路50用于控制所述燃料电池系统100是否进入低温启动状态。所述负载60用于控制所述燃料电池系统100的输出功率。所述负载60可以是可变电阻器或者其他的能够调整阻值的器件或者结构。当调整所述负载60的阻值大小时，所述燃料电池系统100的输出功率会发生变化。

本实施例中，设置了所述低温启动电路50，可合理利用流经所述燃料电池电堆10的电流直接对所述燃料电池电堆10进行加热，且也可以对所述阳极端板20和所述阴极端板30进行加热，以实现所述燃料电池系统100的冷启动。所述负载60可以适当的调整和控制所述燃料电池系统100的输出功率。

在一个实施例中，所述低温启动电路50包括第一开关51、第二开关52和第三开关53。

所述第一开关51与所述负载60直接电连接，用于控制所述负载60是否接入低温启动回路，调整所述燃料电池系统100的输出功率。所述第二开关52电连接于靠近所述阳极端板20设置的所述加热单元40中的所述第一集流板41和所述负载60的一端之间。所述第三开关53电连接于靠近所述阴极端板30设置的所述加热单元40中的所述第一集流板41和所述负载60的另一端之间。

在一个实施例中，所述第一开关51、所述第二开关52和所述第三开关53为单刀单掷的机械开关或者单刀单掷的电控开关。本实施例中，所述第一开关51和所述负载60可以设置于所述燃料电池系统100的外部。所述第二开关52和所述第三开关53可以设置于所述燃料电池系统100内部。本实施例中，这样的结构设置对原有的燃料电池的改动最小，同样可以达到在低温环境中提高所述燃料电池电堆10的温度，有助于所述燃料电池系统100的热启动的效果。

请参见图2和图3，本申请一个实施例中，还提供一种燃料电池的低温启动方法，其中，所述低温启动方法应用的燃料电池系统100可以包括燃料电池电堆10、阳极端板20、阴极端板30、两个加热单元40、低温启动电路50以及负载60。

所述燃料电池电堆10的两个侧面分别贴合设置一个所述加热单元40，在所述加热单元40的外侧壁分别贴合设置所述阳极端板20和所述阴极端板30。一个所述加热单元40包括紧密贴合设置的第一集流板41、加热片42和第二集流板43。

所述负载60与所述燃料电池电堆10电连接，用于控制所述燃料电池系统100的输出功率。所述低温启动电路50与所述负载60和所述两个加热单元40分别电连接。所述低温启动电路50的状态可以调节，所述低温启动电路50用于控制所述燃料电池系统100是否进入低温启动状态。

所述燃料电池的低温启动方法包括：

在低温环境中，所述低温启动电路50控制所述燃料电池系统100进入低温启动回路：向所述燃料电池电堆10通入反应气体，所述负载60控制所述燃料电池系统100的输出功率。所述低温启动电路50控制电流从所述燃料电池电堆10内部流经靠近所述阴极端板30的所述加热单元40。具体的，流经所述加热单元40的顺序为从所述第二集流板43到所述加热片42再到所述第一集流板41。电流从所述加热单元40再流经所述负载60，再流经靠近所述阳极端板20的所述加热单元40。具体的，流经所述加热单元40的顺序为从所述第二集流板43到所述加热片42再到所述第一集流板41，最后进入所述燃料电池电堆10。所述低温启动回路中电流经过所述加热片42会产热，从而加热阳极端板20和阴极端板30，提高端板温度。所述低温启动回路中电流大小由所述负载60进行控制。

在一个实施例中，可以先检测环境温度，当环境温度高于预设阈值，则通过所述低温启动电路50控制所述燃料电池系统100恢复正常启动回路。在所述正常启动回路中，通过所述低温启动电路50控制两个所述加热单元40中的所述第二集流板43外侧集流板均被短路，电流从所述燃料电池电堆10内部流经靠近所述阴极端板30的所述加热单元40中的所述第一集流板41，再流经所述负载60，再流经靠近所述阳极端板20的所述加热单元40中的所述第一集流板41，最后进入所述燃料电池电堆10。所述正常启动回路的全过程与传统燃料电池的工作过程相同，两个所述加热片42均不会产热。

在一个实施例中，所述低温启动电路50包括第一开关51、第二开关52和所述第三开关53。如图2所示，当所述燃料电池系统100处于低温启动回路时，所述第一开关51闭合，所述第二开关52和所述第三开关53均断开。图2中还示出了所述燃料电池系统100处于低温启动回路时，电流的流动方向。

请参阅图3，当所述燃料电池系统100恢复正常启动回路时，所述第一开关51、所述第二开关52和所述第三开关53均闭合。图3中还示出了所述燃料电池系统100处于正常启动回路时，电流的流动方向。

本实施例中，提供的技术方案对比降低燃料电池输出电压提高产热量来实现低温启动的方法，无需使燃料电池工作在低电压状态，没有反极的风险，且控制过程比较简单。

请参阅图4，在一个实施例中，所述低温启动电路50包括第四开关54和第五开关55。

所述第四开关54为单双掷开关，所述第四开关54具有第一触点541、第二触点542和第三触点543，所述第四开关54实现所述第一触点541和第二触点542接通或者实现所述第一触点541和第三触点543接通，所述第一触点541和所述负载60的一端电连接，所述第二触点542和靠近所述阳极端板20设置的所述加热单元40中的所述第二集流板43电连接。所述第三触点543和靠近所述阳极端板20设置的所述加热单元40中的所述第一集流板41电连接。

所述第五开关55为单双掷开关，所述第五开关55具有第四触点551、第五触点552和第六触点553，所述第五开关55实现所述第四触点551和所述第五触点552接通或者实现所述第四触点551和第六触点553接通，所述第四触点551和所述负载60的另一端电连接，所述第五触点552靠近所述阴极端板30设置的所述加热单元40中的所述第一集流板41电连接，所述第六触点553和靠近所述阳极端板20设置的所述加热单元40中的所述第二集流板43电连接。

本实施例中，将所述低温启动电路50设置为包括所述第四开关54和所述第五开关55。并且所述第四开关54和所述第五开关55均为单刀双掷开关。所述第四开关54和所述第五开关55可以设置于所述燃料电池系统100的内部。所述第四开关54和所述第五开关55也可以和所述负载60一起设置于所述燃料电池系统100的外部。

在一个实施例中，包括所述第四开关54和所述第五开关55的所述低温启动电路50还可以包括第一开关51。本实施例中的实施方式并没有附图示出。所述第一开关51可以设置于所述负载60和所述第一触点541之间。所述第一开关51还可以设置于所述负载60和所述第四触点551之间。

本实施例中，所述第一开关51的设置可以更方便的控制所述负载60是否加入所述低温启动系统。所述第一开关51和所述负载60可以配合设置。在没有设置所述第一开关51时，所述负载60可以选取滑动变阻器。在设置所述第一开关51时，所述负载60可以选取固定的变阻器。这样可以更方便的调节所述负载60的大小，实现对所述燃料电池在低温、常温或者高温时全方位的控制。

请参阅图5和图6，在一个实施例中，所述燃料电池的低温启动方法还包括：设置温度传感器，实时检测所述燃料电池系统100所处的环境温度。

本实施例中设置的所述阈值温度可以是0℃或者-5℃，具体的可以根据所述燃料电池电堆10的材料进行适当的改变。当环境温度高于预设阈值温度时，通过所述低温启动电路50控制所述燃料电池系统100处于正常启动回路。当环境温度等于所述预设阈值温度或者说低于所述预设阈值温度时，通过所述低温启动电路50控制所述燃料电池系统100处于低温启动回路。

请参见图5，所述燃料电池系统100处于低温启动回路。此时所述第一触点541和第二触点542接通，所述第四触点551和第六触点553接通。图5中还示出了所述燃料电池系统100处于低温启动回路时，电流的流动方向。

请参见图6，所述燃料电池系统100处于正常启动回路。所述第一触点541和第三触点543接通，所述第四触点551和所述第五触点552接通。图6中还示出了所述燃料电池系统100处于正常启动回路时，电流的流动方向。

本申请提供的所述燃料电池系统100仅需要在原有的电堆和电能输出系统上进行少数改动，无需改变电堆内部结构，控制过程简单，方便实施。采用了本申请提供的燃料电池低温启动方法，可以在无外部电源的情况下，利用所述燃料电池系统100输出电量对燃料电池端板进行加热，重点解决低温启动过程中两侧单片温度低的问题。

本申请提供的技术方案对比降低燃料电池输出电压提高产热量来实现低温启动的方法，无需使燃料电池工作在低电压状态，没有反极的风险，且控制过程比较简单。对比用外电源加热电堆等不同部件的方法，该方法无需外部电源，且结构比较简单。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种燃料电池系统(100)，其特征在于，包括：

燃料电池电堆(10)，用于为燃料电池的燃料气和氧化气提供反应场所；

阳极端板(20)，与所述燃料电池电堆(10)连通；

阴极端板(30)，与所述燃料电池电堆(10)连通；以及

两个加热单元(40)，一个加热单元(40)设置于所述燃料电池电堆(10)和所述阳极端板(20)之间，另一个所述加热单元(40)设置于所述燃料电池电堆(10)和所述阴极端板(30)之间，用于在低温环境下实现对于所述燃料电池电堆(10)的加热。

2.如权利要求1所述的燃料电池系统(100)，其特征在于，所述加热单元(40)包括：

第一集流板(41)，贴合所述燃料电池电堆(10)设置；

加热片(42)，贴合所述第一集流板(41)设置；以及

第二集流板(43)，贴合所述加热片(42)并且远离所述燃料电池堆(10)设置。

3.如权利要求2所述的燃料电池系统(100)，其特征在于，所述燃料电池电堆(10)与两个所述第一集流板(41)分别直接压紧接触并固定；

两个所述第二集流板(43)分别与所述阳极端板(20)和所述阴极端板(30)直接压紧接触并固定。

4.如权利要求3所述的燃料电池系统(100)，其特征在于，还包括：

负载(60)，与所述燃料电池电堆(10)电连接，用于控制所述燃料电池系统(100)的输出功率；以及

低温启动电路(50)，与所述负载(60)和所述两个加热单元(40)分别电连接，所述低温启动电路(50)的状态可以调节，所述低温启动电路(50)用于控制所述燃料电池系统(100)是否进入低温启动状态。

5.如权利要求4所述的燃料电池系统(100)，其特征在于，所述低温启动电路(50)包括：

第一开关(51)，与所述负载(60)直接电连接，用于控制所述负载(60)是否接入低温启动回路，调整所述燃料电池系统(100)的输出功率；

第二开关(52)，电连接于靠近所述阳极端板(20)设置的所述加热单元(40)中的所述第一集流板(41)和所述负载(60)的一端之间；以及

第三开关(53)，电连接于靠近所述阴极端板(30)设置的所述加热单元(40)中的所述第一集流板(41)和所述负载(60)的另一端之间。

6.如权利要求5所述的燃料电池系统(100)，其特征在于，所述第一开关(51)、所述第二开关(52)和所述第三开关(53)为单刀单掷的机械开关或者单刀单掷的电控开关。

7.如权利要求4所述的燃料电池系统(100)，其特征在于，所述低温启动电路(50)包括：

第四开关(54)，所述第四开关(54)为单双掷开关，所述第四开关(54)具有第一触点(541)、第二触点(542)和第三触点(543)，所述第四开关(54)实现所述第一触点(541)和第二触点(542)接通或者实现所述第一触点(541)和第三触点(543)接通，所述第一触点(541)和所述负载(60)的一端电连接，所述第二触点(542)和靠近所述阳极端板(20)设置的所述加热单元(40)中的所述第二集流板(43)电连接，所述第三触点(543)和靠近所述阳极端板(20)设置的所述加热单元(40)中的所述第一集流板(41)电连接；以及

第五开关(55)，所述第五开关(55)为单双掷开关，所述第五开关(55)具有第四触点(551)、第五触点(552)和第六触点(553)，所述第五开关(55)实现所述第四触点(551)和所述第五触点(552)接通或者实现所述第四触点(551)和第六触点(553)接通，所述第四触点(551)和所述负载(60)的另一端电连接，所述第五触点(552)和靠近所述阴极端板(30)设置的所述加热单元(40)中的所述第一集流板(41)电连接，所述第六触点(553)和靠近所述阳极端板(20)设置的所述加热单元(40)中的所述第二集流板(43)电连接。

8.一种燃料电池系统的低温启动方法，其特征在于，所述燃料电池系统(100)包括：

燃料电池电堆(10)、阳极端板(20)、阴极端板(30)、两个加热单元(40)、低温启动电路(50)以及负载(60)；

所述燃料电池电堆(10)的两个侧面分别贴合设置一个所述加热单元(40)，在所述加热单元(40)的外侧壁分别贴合设置所述阳极端板(20)和所述阴极端板(30)；

一个所述加热单元(40)包括紧密贴合设置的第一集流板(41)、加热片(42)和第二集流板(43)；

所述负载(60)与所述燃料电池电堆(10)电连接，用于控制所述燃料电池系统(100)的输出功率，所述低温启动电路(50)与所述负载(60)和所述两个加热单元(40)分别电连接，所述低温启动电路(50)的状态可以调节，所述低温启动电路(50)用于控制所述燃料电池系统(100)是否进入低温启动状态；

所述低温启动方法包括：

在低温环境中，所述低温启动电路(50)控制所述燃料电池系统(100)进入低温启动回路：向所述燃料电池电堆(10)通入反应气体，所述负载(60)控制所述燃料电池系统(100)的输出功率，所述低温启动电路(50)控制电流从所述燃料电池电堆(10)内部流经靠近所述阴极端板(30)的所述加热单元(40)，再流经所述负载(60)，再流经靠近所述阳极端板(20)的所述加热单元(40)，最后进入所述燃料电池电堆(10)；

检测环境温度，当环境温度高于预设阈值，则通过所述低温启动电路(50)控制所述燃料电池系统(100)恢复正常启动回路：此时通过所述低温启动电路(50)控制两个所述加热单元(40)中的所述第二集流板(43)均被短路，电流从所述燃料电池电堆(10)内部流经靠近所述阴极端板(30)的所述加热单元(40)中的所述第一集流板(41)，再流经所述负载(60)，再流经靠近所述阳极端板(20)的所述加热单元(40)中的所述第一集流板(41)，，最后进入所述燃料电池电堆(10)。

9.如权利要求8所述的燃料电池的低温启动方法，其特征在于，所述低温启动电路(50)包括：

第一开关(51)，与所述负载(60)直接电连接，用于控制所述负载(60)是否接入低温启动回路，调整所述燃料电池系统(100)的输出功率；

第二开关(52)，电连接于靠近所述阳极端板(20)设置的所述加热单元(40)中的所述第一集流板(41)和所述负载(60)的一端之间；以及

第三开关(53)，电连接于靠近所述阴极端板(30)设置的所述加热单元(40)中的所述第一集流板(41)和所述负载(60)的另一端之间；

当所述燃料电池系统(100)处于低温启动回路时，所述第一开关(51)闭合，所述第二开关(52)和所述第三开关(53)均断开；

当所述燃料电池系统(100)恢复正常启动回路时，所述第一开关(51)、所述第二开关(52)和所述第三开关(53)均闭合。

10.如权利要求8所述的燃料电池的低温启动方法，其特征在于，所述低温启动电路(50)包括：

第四开关(54)，所述第四开关(54)为单双掷开关，所述第四开关(54)具有第一触点(541)、第二触点(542)和第三触点(543)，所述第一触点(541)和所述负载(60)的一端电连接，所述第二触点(542)和靠近所述阳极端板(20)设置的所述加热单元(40)中的所述第二集流板(43)电连接，所述第三触点(543)和靠近所述阳极端板(20)设置的所述加热单元(40)中的所述第一集流板(41)电连接；以及

第五开关(55)，所述第五开关(55)为单双掷开关，所述第五开关(55)具有第四触点(551)、第五触点(552)和第六触点(553)，所述第四触点(551)和所述负载(60)的另一端电连接，所述第五触点(552)和靠近所述阴极端板(30)设置的所述加热单元(40)中的所述第一集流板(41)电连接，所述第六触点(553)和靠近所述阳极端板(20)设置的所述加热单元(40)中的所述第二集流板(43)电连接；

当所述燃料电池系统(100)处于低温启动回路时，所述第一触点(541)和第二触点(542)接通，所述第四触点(551)和第六触点(553)接通；

当所述燃料电池系统(100)处于正常启动回路时，所述第一触点(541)和第三触点(543)接通，所述第四触点(551)和所述第五触点(552)接通。