CN111029613A - 一种联合加热的燃料电池低温启动系统及工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种联合加热的燃料电池低温启动系统，包括冷却液循环管路、电堆、废气混合箱以及分别与电堆和废气混合箱连接的空气供气管路和氢气供气管路，所述的冷却液循环管路与电堆连接，所述的废气混合箱与大气连通尾排废气，该低温启动系统还包括加热组件，所述的冷却液循环管路包括冷却液换热器，所述的空气供气管路包括空气换热器，所述的氢气供气管路包括氢气换热器，所述的加热组件分别与冷却液换热器、空气换热器和氢气换热器连接，与现有技术相比，本发明具有实现低温环境下燃料电池快速启动且能量利用率高等优点。

Description

一种联合加热的燃料电池低温启动系统及工作方法
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种联合加热的燃料电池低温启动系统及工作方法。
背景技术
质子交换膜燃料电池是一种直接将燃料(如氢气)的化学能转化为电能的发电装置。只要不断供应燃料和氧化剂，燃料电池就能源源不断地输出产物水、电能和热能。其具有发电效率高、低噪音和零排放等优点，被认为是最清洁和高效的新能源发电装置之一，可被广泛应用于汽车领域。
在低温下燃料电池生成的水可能结冰，冰会覆盖扩散层和催化层，阻碍氢气和空气传输，膜内质子传导能力差，进而影响电堆从低温下的启动能力，为适应全天候，全地区的广泛使用，加快燃料电池低温冷启动研究具有重要意义。
现有技术大多采用保温和外部加热的方法，保温是将电池温度维持在0℃以上，避免其发生冷启动过程，但此方法耗能严重，需要额外增加系统的复杂程度，加热一般采用PTC或氢气催化对冷却液加热，如中国专利CN106558713A利用氢气催化反应放热加热冷却液，冷却液进而加热氢气和空气，但高温热流不能充分利用，造成大量的浪费，针对以上缺点，本发明设计一种联合加热燃料电池低温启动系统及工作方法。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种有助于实现低温环境下燃料电池快速启动的联合加热的燃料电池低温启动系统及工作方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种联合加热的燃料电池低温启动系统，包括冷却液循环管路、电堆、废气混合箱以及分别与电堆和废气混合箱连接的空气供气管路和氢气供气管路，所述的冷却液循环管路与电堆连接，所述的废气混合箱与大气连通尾排废气，该低温启动系统还包括加热组件，所述的冷却液循环管路包括冷却液换热器，所述的空气供气管路包括空气换热器，所述的氢气供气管路包括氢气换热器，所述的加热组件分别与冷却液换热器、空气换热器和氢气换热器连接；
所述的加热组件将流过其内部的流体加热后，分别通过冷却液换热器、空气换热器和氢气换热器与待入堆冷却液、待入堆空气和待入堆氢气换热，加热后的冷却液、空气和氢气通入电堆，提高电堆的温度。
进一步地，所述的加热组件为氢氧催化产热组件，包括热流出口电磁阀、热流换热三通阀、与氢气供气管路连接的氢气入口电磁阀、与空气供气管路连接的空气入口三通阀以及设置于氢气入口电磁阀与空气入口三通阀之间的氢氧催化反应器，所述的热流出口电磁阀的一端与氢氧催化反应器连接，另一端与冷却液换热器连接，所述的热流换热三通阀包括一个进口端和两个出口端，其进口端与冷却液换热器连接，两个出口端分别与空气换热器和氢气换热器连接，所述的空气换热器和氢气换热器分别与废气混合箱连接。
所述的氢氧催化反应器通过氢气入口电磁阀从氢气供气管路接入氢气，通过空气入口三通阀从空气供气管路接入空气，所述的氢气和空气在氢氧催化反应器中反应产生热流，并通过热流出口电磁阀通入冷却液换热器，与冷却液循环管路中待入堆的冷却液换热，热流首先加热冷却液，此时热流为高温，冷却液的热容量大，可带走大量的热，充分加热冷却液，与冷却液换热后的热流继续通过热流换热三通阀，分别通入空气换热器和氢气换热器，并分别与空气供气管路中待入堆的空气和氢气供气管路中待入堆的氢气换热，让热流进一步释放热量，达到能量的充分利用，与空气和氢气换热后的热流分别通入废气混合箱混合，并排出至大气。
优选地，所述的氢气供气管路还包括依次连接的氢气罐、减压阀、氢气进气阀和引射器，所述的氢气换热器设置于氢气进气阀和引射器之间，所述的引射器分别与电堆阳极的进口和出口连接，所述的电堆的阳极出口通过氢气循环泵与阳极进口连接，并通过氢气出口电磁阀与废气混合箱连接；
所述的空气供气管路还包括依次连接的空气过滤器、空气截止阀、空压机和加湿器，所述的空气换热器设置于空压机和加湿器之间，所述的加湿器与电堆阴极的进口和出口连接，并通过出口背压阀与废气混合箱连接；
所述的冷却液循环管路还包括分别与电堆连接的冷却液循环泵、节温器以及设置于冷却液循环泵和节温器之间的散热器，所述的冷却液换热器与散热器并联设置。
优选地，所述的冷却液换热器设置于电堆的冷却液入口处，所述的空气换热器设置于电堆的空气入堆口处，所述的氢气换热器设置于燃料电池电堆的氢气入堆口处，可减少空气、氢气和冷却液换热完成后，在管道中传输所消耗的能量。
进一步优选地，所述的氢气入口电磁阀的入口端连接至氢气进气阀和氢气换热器之间，出口端与氢氧催化反应器连接，所述的空气入口三通阀包括一个入口端和两个出口端，其入口端与空压机的出口连接，两个出口端分别与废气混合箱和氢氧催化反应器连接，当废气混合箱中的氢气浓度高于4％时，打开空气入口三通阀与废气混合箱连接的端口，向废气混合箱中排入空气，稀释尾气氢气浓度，保证氢气浓度在4％以下安全排出；
所述的氢气罐中的氢气依次经过减压阀和氢气进气阀后，通过氢气进气阀通入氢氧催化反应器，所述的空气依次经过空气过滤器、空气截止阀和空压机后，通过空气入口三通阀通入氢氧催化反应器，直接利用空气供气管路和氢气空气管路中的空气和氢气，为氢氧催化反应器提供纯氢和空气，使氢氧催化反应器使用氢气与空气的催化燃烧实现快速升温，同时还具有稀释氢气降低浓度含量的作用。
进一步优选地，所述的氢氧催化反应器内设有催化温度传感器，以检测反应温度，所述的电堆的冷却液入口处设有冷却液温度传感器和冷却液压力传感器，空气入堆口处设有空气温度传感器和空气压力传感器，氢气入堆口处设有氢气温度传感器和氢气压力传感器，以检测进堆流体的温度和压力，所述的电堆内设有电堆温度传感器，以检测电堆的温度，以确定需要对电堆进行加热，还是可以直接进入正常启动。各传感器均连接燃料电池系统的控制器，给控制器发送信号，控制空压机、各阀门、节温器、散热器、氢气循环泵和冷却液循环泵等部件，控制器根据冷却液温度传感器检测的冷却液温度控制冷却液循环泵的启动。
进一步优选地，所述的冷却液换热器、空气换热器和氢气换热器为板式换热器、翅片式换热器或管壳式换热器，所述的冷却液换热器、空气换热器和氢气换热器上分别设有电辅助加热装置，所述的电辅助加热装置为电阻丝、贴片、红外加热器或激光加热器，每一电辅助加热装置均连接燃烧电池系统的电源，并受控制器控制，在换热器的换热效果无法使电堆升温速度达到要求的情况下，辅助对冷却液、氢气和空气进行加热，实现电堆的快速升温。
一种如所述的联合加热的燃料电池低温启动系统的工作方法，包括以下步骤：
S1)检测电堆温度，并判断是否低于0℃，若是，则执行步骤S2)，所否，则执行步骤S8)；
S2)打开空压机、氢气进气阀和冷却液循环泵；
S3)打开氢气入口电磁阀和空气入口三通阀，空气供气管路中的空气和氢气供气管路中的氢气通入氢氧催化反应器，催化燃烧产热，直至反应温度达到第一设定温度；
S4)打开热流出口电磁阀，处于第一设定温度的热流通入冷却液换热器，与冷却液进行换热，加热待入堆的冷却液，入堆冷却液的温度控制在第三设定温度范围内，热流温度下降；
S5)打开热流换热三通阀，与冷却液换热后的热流分别通入氢气换热器和空气换热器，分别与氢气和空气换热，加热待入堆的氢气和空气，入堆的氢气和空气的温度控制在第三设定温度范围内；
S6)与空气或氢气换热后的热流形成尾排热流，通入废气混合箱(5)混合，并检测氢气浓度是否低于设定浓度，若是，则将废气混合箱(5)中的废气排出，若否，则打开空气入口三通阀(83)中与空压机(23)连接的端口和与废气混合箱(5)连接的端口，向通入废气混合箱(5)空气直至氢气浓度是否低于设定浓度；
S7)被加热的氢气、空气和冷却液分别通入电堆，电堆温度提高，并返回执行步骤S1)；
S8)关闭氢气入口电磁阀和空气入口三通阀，电堆正常启动。
优选地，所述的第一设定温度为100-250℃，所述的第三设定温度范围为80-85℃，所述的设定浓度为4％，保证排出废气的氢气浓度在安全范围内。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明通过在原有燃料电池系统中加入换热器以及加热组件，将加热组件加热后的流体与冷却液、空气和氢气进行换热，对待入堆的冷却液、空气和氢气同时进行加热，保证在燃料电池系统的环境温度低于0℃时可以正常启动并保证其正常运行，加速低温冷启动时电堆的升温速度，实现低温环境下燃料电池的快速启动，保证低温下燃料电池运行寿命，有效降低燃料电池的低温运行故障率；
2)通过氢氧催化反应器形成的高温热流首先通过冷却液换热器，对冷却液进行加热，此时热流为高温，冷却液的热容量大，可带走大量的热，然后在通过空气换热器和氢气换热器，对空气和氢气加热，让热流进一步释放热量，达到热流能量的梯级利用，最大化的利用产生的热量；
3)本发明通过增加一个体积较小的氢氧催化反映器，可直接利用氢气供气管路和空气供气管路中的氢气和空气，使两者在氢氧催化反应器中完成催化燃烧，形成高温热流对冷却液、空气和氢气加热，还具有稀释氢气降低浓度含量的作用，无需附加外部设备，结构简单。
附图说明
图1为现有技术的燃料电池低温启动系统示意图；
图2为本发明的联合加热燃料电池低温启动系统示意图；
图3为实施例中燃料电池低温启动的工作方法流程示意图。
其中，11、氢气罐，12、减压阀，13、氢气进气阀，14、氢气换热器，15、氢气出口电磁阀，16、引射器，17、氢气循环泵，18、氢气温度传感器，21、空气过滤器，22、空气截止阀，23、空压机，24、空气换热器，25、出口背压阀，26、加湿器，27、空气温度传感器，31、冷却液循环泵，32、节温器，33、散热器，34、冷却液换热器，35、冷却液温度传感器，4、电堆，5、废气混合箱，6、尾排大气处，7、电堆温度传感器，81、热流出口电磁阀，82、氢氧催化反应器，83、空气入口三通阀，84、氢气入口电磁阀，85、热流换热三通阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
实施例
如图1所示，本实施例的燃料电池系统为现有技术中的燃料电池系统，该燃料电池系统包括电堆4、废气混合箱5、空气供气管路、氢气供气管路和冷却液循环管路，电堆4上设有电堆温度传感器7，空气供气管路和氢气供气管路分别连接燃料电池电堆4的阴极和阳极，并分别与废气混合箱5连接，通过废气混合箱5，在尾排大气处6将燃料电池电堆4反应后生成的废气排出大气，冷却液循环管路与电堆4连接，循环提供冷却液。
氢气供气管路包括依次连接的氢气罐11、减压阀12、氢气进气阀13和引射器6，引射器6分别与电堆4阳极的进口和出口连接，电堆4的阳极出口通过氢气循环泵17与阳极进口连接，并通过氢气出口电磁阀15与废气混合箱5连接。
空气供气管路包括依次连接的空气过滤器21、空气截止阀22、空压机23、空气换热器24和加湿器26，加湿器26与电堆4阴极的进口和出口连接，并通过出口背压阀25与废气混合箱5连接。
冷却液循环管路包括分别与电堆4连接的冷却液循环泵31、节温器32以及设置于冷却液循环泵31和节温器32之间的散热器33和冷却液换热器34，其中散热器33带有风扇。
本实施例中，燃料电池系统中各部件的连接关系及工作原理与均为现有技术，本实施例不对其进行详细描述。
如图2所示，本发明提供一种联合加热燃料电池低温启动系统，其在现有燃料电池系统的基础上增加了氢氧催化产热组件，实现氢气的催化反应燃烧，产生高温热流，且在氢气供气管路中增加氢气换热器14。
冷却液换热器34、空气换热器24和氢气换热器14均可选用板式换热器、翅片式换热器或管壳式换热器中的一种。且各换热器上分别设有电辅助加热装置，每一电辅助加热装置均连接燃料电池系统的电源，并受控制器控制，电辅助加热装置包括电阻丝、贴片、红外加热器或激光加热器中的一种或多种，也可通过电加热器加热入堆的氢气、空气和冷却液。
本实施例中，冷却液换热器34与散热器33并联设置于冷却液循环泵31和节温器32之间，用于将氢氧催化产热组件产生的热流与待进入燃料电池电堆4的冷却液换热，其位置也可以设置于电堆4的冷却液入口处，或同时设置于冷却液循环泵31和节温器32之间和电堆4的冷却液入口处。空气换热器24设置于空压机23和加湿器26之间，用于将氢氧催化产热组件产生的热流与待进入燃料电池电堆4的空气换热，其位置也可以设置于电堆4的空气入堆口处，或同时设置于空压机23出口处和电堆4的空气入堆口处。氢气换热器14设置于氢气进气阀13和引射器16之间，用于将氢氧催化产热组件产生的热流与待进入燃料电池电堆4的氢气换热，其位置也可以设置于燃料电池电堆4的氢气入堆口处，或者同时设置于氢气进气阀13出口处和燃料电池电堆4的氢气入堆口处。
氢氧催化产热组件包括热流出口电磁阀81、热流换热三通阀85、氢气入口电磁阀84、空气入口三通阀83和氢氧催化反应器82，氢氧催化反应器82中的氢气来源是氢气空气管路中的纯氢，空气通过空压机23直接供气，且在氢氧催化反应器82内设有催化温度传感器，以检测催化燃烧的温度。
氢气入口电磁阀84的一端连接至氢气进气阀13和引射器16之间，另一端与氢氧催化反应器82连接，空气入口三通阀83的三个端口分别与空压机23的出口、氢氧催化反应器82和废气混合箱5连接。热流出口电磁阀81一端与氢氧催化反应器82的出口连接，另一端与冷却液换热器34的进口连接，热流换热三通阀85的三个端口分别与冷却液换热器34的出口、氢气换热器14的进口和空气换热器24的进口连接，氢气换热器14和空气换热器24还分别与废气混合箱5连接。
氢气供气管路中的氢气和空气供气管路中的空气分别通过氢气入口电磁阀84和空气入口三通阀83，通入氢氧催化反应器82，氢气和空气混合燃烧后产生高温热流，高温热流通过热流出口电磁阀81后通入冷却液换热器34，再通过热流换热三通阀85后通入氢气换热器14和空气换热器24。
氢气催化燃烧反应器82使用氢气与空气在催化固定床内催化燃烧，催化剂可以是Pt-Sn/Al2O3、Pt-Zr/Fe-CrAlY或Pd/γ-Al2O3，实现快速升温。氢气催化燃烧反应器82在整个低温启动系统中还具有稀释氢气降低浓度含量的作用。
在实际应用中，为更好地控制燃料电池系统的低温启动，该系统还设有用于监测进入堆气体温度和电堆4本身温度的温度传感器，以保证空气、氢气和冷却液进电堆4时的温度和电堆4本身的温度，包括氢气温度传感器17、空气温度传感器27、冷却液温度传感器35和电堆温度传感器7，各温度传感器具连接控制器，控制器在图中未示出，控制器还连接燃料电池系统的空压机23、所有的电磁阀、节温器32、散热器33以及冷却液循环泵31等。
本发明还提供了该燃料电池低温启动系统的工作方法，具体过程如下：
A、检测电堆4温度，当电堆4当温度低于0℃时，准备加热燃料电池系统，启动氢氧催化产热组件，开启氢气入口电磁阀84、空压机23、冷却液循环泵31以及空气入口三通阀83与空压机23连接的端口和与氢氧催化反应器82连接的端口，电能可由蓄电池(未画出)和/或燃料电池自身提供；
B、控制空气供气管路和氢气供气管路的气体流量，分别接入氢氧催化反应器82，让其在催化剂上催化反应，产生大量的高温热流，直至反应温度达到第一设定温度，本实施例中设定为200℃；
C、打开热流出口电磁阀81，让热流首先通过冷却液交换器34，以充分加热冷却液，由于此时热流为高温，冷却液的热容量大，可带走大量的热，让热流充分与冷却液换热，使热流温度降低在第二设定温度以下，本实施例中设定为100℃；
D、热流通过热流换热三通阀85，分别通入空气换热器24和氢气换热器14，以加热入电堆4的空气和氢气，控制入堆空气、氢气和冷却液的温度在第三设定温度内，本实施例中设定为80-85℃，让热流进一步释放热量，达到能量的充分利用；
E、换热换成后，通过空气换热器24和氢气换热器14与废气混合箱5的连接，尾排热流，氢气侧尾排气体和空气侧气体在废气混合箱5内混合，降低氢气浓度从而保证安全性，在排出废气之前，检测氢气浓度是否低于4％的安全浓度，若是，则将废气排出，若否，则打开空气入口三通阀83中与空压机23连接的端口和与废气混合箱5连接的端口，向通入废气混合箱5空气直至氢气浓度是否低于4％；
F、当电堆4的温度达到0℃时，关闭氢气入口电磁阀84和空气入口三通阀83，电堆4正常运行启动程序。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种联合加热的燃料电池低温启动系统，包括冷却液循环管路、电堆(4)、废气混合箱(5)以及分别与电堆(4)和废气混合箱(5)连接的空气供气管路和氢气供气管路，所述的冷却液循环管路与电堆(4)连接，所述的废气混合箱(5)与大气连通尾排废气，其特征在于，该低温启动系统还包括加热组件，所述的冷却液循环管路包括冷却液换热器(34)，所述的空气供气管路包括空气换热器(24)，所述的氢气供气管路包括氢气换热器(14)，所述的加热组件分别与冷却液换热器(34)、空气换热器(24)和氢气换热器(14)连接；
所述的加热组件将流过其内部的流体加热后，分别通过冷却液换热器(34)、空气换热器(24)和氢气换热器(14)与待入堆冷却液、待入堆空气和待入堆氢气换热，加热后的冷却液、空气和氢气分别通入电堆(4)，提高电堆(4)的温度。
2.根据权利要求1所述的一种联合加热的燃料电池低温启动系统，其特征在于，所述的加热组件为氢氧催化产热组件，包括热流出口电磁阀(81)、热流换热三通阀(85)、与氢气供气管路连接的氢气入口电磁阀(84)、与空气供气管路连接的空气入口三通阀(83)以及设置于氢气入口电磁阀(84)与空气入口三通阀(83)之间的氢氧催化反应器(82)，所述的热流出口电磁阀(81)的一端与氢氧催化反应器(82)连接，另一端与冷却液换热器(34)连接，所述的热流换热三通阀(85)包括一个进口端和两个出口端，其进口端与冷却液换热器(34)连接，两个出口端分别与空气换热器(24)和氢气换热器(14)连接，所述的空气换热器(24)和氢气换热器(14)分别与废气混合箱(5)连接。
3.根据权利要求2所述的一种联合加热的燃料电池低温启动系统，其特征在于，所述的氢氧催化反应器(82)通过氢气入口电磁阀(84)从氢气供气管路接入氢气，通过空气入口三通阀(83)从空气供气管路接入空气，所述的氢气和空气在氢氧催化反应器(82)中反应产生热流，并通过热流出口电磁阀(81)通入冷却液换热器(34)，与冷却液循环管路中待入堆的冷却液换热，与冷却液换热后的热流继续通过热流换热三通阀(85)，分别通入空气换热器(24)和氢气换热器(14)，并分别与空气供气管路中待入堆的空气和氢气供气管路中待入堆的氢气换热，与空气和氢气换热后的热流分别通入废气混合箱(5)混合，并排出至大气。
4.根据权利要求3所述的一种联合加热的燃料电池低温启动系统，其特征在于，所述的氢气供气管路还包括依次连接的氢气罐(11)、减压阀(12)、氢气进气阀(13)和引射器(16)，所述的氢气换热器(14)设置于氢气进气阀(13)和引射器(16)之间，所述的引射器(16)分别与电堆(4)阳极的进口和出口连接，所述的电堆(4)的阳极出口通过氢气循环泵(17)与阳极进口连接，并通过氢气出口电磁阀(15)与废气混合箱(5)连接；
所述的空气供气管路还包括依次连接的空气过滤器(21)、空气截止阀(22)、空压机(23)和加湿器(26)，所述的空气换热器(24)设置于空压机(23)和加湿器(26)之间，所述的加湿器(26)与电堆(4)阴极的进口和出口连接，并通过出口背压阀(25)与废气混合箱(5)连接；
所述的冷却液循环管路还包括分别与电堆(4)连接的冷却液循环泵(31)、节温器(32)以及设置于冷却液循环泵(31)和节温器(32)之间的散热器(33)，所述的冷却液换热器(34)与散热器(33)并联设置。
5.根据权利要求3所述的一种联合加热的燃料电池低温启动系统，其特征在于，所述的冷却液换热器(34)设置于电堆(4)的冷却液入口处，所述的空气换热器(24)设置于电堆(4)的空气入堆口处，所述的氢气换热器(14)设置于燃料电池电堆(4)的氢气入堆口处。
6.根据权利要求4所述的一种联合加热的燃料电池低温启动系统，其特征在于，所述的氢气入口电磁阀(84)的入口端连接至氢气进气阀(13)和氢气换热器(14)之间，出口端与氢氧催化反应器(82)连接，所述的空气入口三通阀(83)包括一个入口端和两个出口端，其入口端与空压机(23)的出口连接，两个出口端分别与废气混合箱(5)和氢氧催化反应器(82)连接；
所述的氢气罐(11)中的氢气依次经过减压阀(12)和氢气进气阀(13)后，通过氢气进气阀(13)通入氢氧催化反应器(82)，所述的空气依次经过空气过滤器(21)、空气截止阀(22)和空压机(23)后，通过空气入口三通阀(83)通入氢氧催化反应器(82)。
7.根据权利要求2所述的一种联合加热的燃料电池低温启动系统，其特征在于，所述的氢氧催化反应器(82)内设有催化温度传感器，所述的电堆(4)的冷却液入口处设有冷却液温度传感器(35)和冷却液压力传感器，空气入堆口处设有空气温度传感器(27)和空气压力传感器，氢气入堆口处设有氢气温度传感器(18)和氢气压力传感器，所述的电堆(4)内设有电堆温度传感器(7)。
8.根据权利要求3所述的一种联合加热的燃料电池低温启动系统，其特征在于，所述的冷却液换热器(34)、空气换热器(24)和氢气换热器(14)为板式换热器、翅片式换热器或管壳式换热器，所述的冷却液换热器(34)、空气换热器(24)和氢气换热器(14)上分别设有电辅助加热装置，所述的电辅助加热装置为电阻丝、贴片、红外加热器或激光加热器。
9.一种如权利要求2所述的联合加热的燃料电池低温启动系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1)检测电堆(4)温度，并判断是否低于0℃，若是，则执行步骤S2)，所否，则执行步骤S8)；
S2)打开空压机(23)、氢气进气阀(13)和冷却液循环泵(31)；
S3)打开氢气入口电磁阀(84)和空气入口三通阀(83)，空气供气管路中的空气和氢气供气管路中的氢气通入氢氧催化反应器(82)，催化燃烧产热，直至反应温度达到第一设定温度；
S4)打开热流出口电磁阀(81)，处于第一设定温度的热流通入冷却液换热器(34)，与冷却液进行换热，加热待入堆的冷却液，入堆冷却液的温度控制在第三设定温度范围内，热流温度下降；
S5)打开热流换热三通阀(85)，与冷却液换热后的热流分别通入氢气换热器(14)和空气换热器(24)，分别与氢气和空气换热，加热待入堆的氢气和空气，入堆的氢气和空气的温度控制在第三设定温度范围内；
S6)与空气或氢气换热后的热流形成尾排热流，通入废气混合箱(5)混合，并检测氢气浓度是否低于设定浓度，若是，则将废气混合箱(5)中的废气排出，若否，则打开空气入口三通阀(83)中与空压机(23)连接的端口和与废气混合箱(5)连接的端口，向废气混合箱(5)通入空气直至氢气浓度低于设定浓度；
S7)被加热的氢气、空气和冷却液分别通入电堆(4)，电堆(4)温度提高，并返回执行步骤S1)；
S8)关闭氢气入口电磁阀(84)和空气入口三通阀(83)，电堆(4)正常启动。
10.根据权利要求9所述的一种联合加热的燃料电池低温启动系统的工作方法，其特征在于，所述的第一设定温度为100-250℃，所述的第三设定温度范围为80-85℃，所述的设定浓度为4％。
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