CN113506893A - 一种燃料电池系统及其低温启动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃料电池系统，包括质子交换膜电堆、低温启动子系统、氢气供应子系统、空气供应子系统以及热管理子系统。实施本发明实施例，具有如下有益效果：本燃料电池系统设置有尾气排放三通阀，当质子交换膜电堆内部温度为T3小于T1时，催化燃烧器反应后的尾气通过尾气排放三通阀直接排入大气，避免进入到质子交换膜电堆内，其中的水蒸气由于温度过低在质子交换膜电堆内结冰；当T3升高至大于或等于T1时，催化燃烧器反应后的尾气再通过尾气排放三通阀进入到质子交换膜电堆内，对其中的空气进行重复利用；有效避免了质子交换膜电堆结冰故障的发生。

Description

一种燃料电池系统及其低温启动方法
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池系统及其低温启动方法。
背景技术
燃料电池是一种将燃料中的化学能直接转化为电能的装置，被广泛应用于汽车、船舶、电站等领域。在燃料电池工作时，氢气和空气被分别通入燃料电池的阳极和阴极侧，发生电化学反应产生电能。
燃料电池系统因使用环境的要求，必须满足在低于零下温度的情况下能启动和稳定工作。围绕零下温度下启动的问题，研究人员尝试了无外加热源电堆自发热低温启动，外部保温辅助低温启动，外加热源辅助低温启动等方式。无外热源自启动需要精确的气体和电力控制，存在启动失败可能，而且一次失败后很难再次启动。外部保温低温启动受存放条件和存放时间限制，一旦低温环境下存放过长时间，系统温度过低，即会出现无法启动情况。外加热源低温启动会增加相应的外部辅助装置，但启动性能稳定，启动后不易失败的特点。外部辅助热源可以是储存的电能，热能或是其他形式能转化为热能的能量源。
专利文献CN111009670A公开了一种燃料电池低温启动系统。该发明提供的一种装置，利用催化燃烧放热加热冷却液达到加热电堆的方式实现低温启动。该发明的反应后气体直接通入电堆进气管道，可能存在气体中水蒸气在电堆内冷凝结冰，损害电堆的风险。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种燃料电池系统及其低温启动方法，用以解决现有技术中燃料电池低温启动时，催化燃烧器反应后的尾气直接通入燃料电池，尾气中的水蒸气可能会在燃料电池内结冰，损害燃料电池的技术问题。
本发明提供一种燃料电池系统，该燃料电池系统包括：质子交换膜电堆、低温启动子系统、氢气供应子系统、空气供应子系统以及热管理子系统；质子交换膜电堆包括第一氢气入口、第一氢气出口、第一空气入口、第一空气出口、第一冷却液入口、第一冷却液出口以及测温部，测温部用于检测质子交换膜电堆内部温度；低温启动子系统包括催化燃烧器与尾气排放三通阀，催化燃烧器包括第二氢气入口、第二空气入口、第二冷却液入口、第二冷却液出口以及催化燃烧尾气出口，尾气排放三通阀的一端连通催化燃烧尾气出口，尾气排放三通阀的另一端通过第一空气入口，尾气排放三通阀剩余的一端用于排放尾气；氢气供应子系统包括氢气供给部和氢气三通阀，氢气三通阀一端连通氢气供给部，另一端连通第一氢气入口，剩余一端连通第二氢气入口；空气供应子系统包括空气供给部以及空气三通阀，空气三通阀一端连通空气供给部，另一端连通第一空气入口，剩余一端连通第二空气入口；热管理子系统包括热循环泵、冷却液三通阀、散热器以及冷却液测温器，热循环泵的出水端连通第一冷却液入口，第一冷却液出口连通冷却液三通阀一端，冷却液三通阀的另一端通过散热器连通热循环泵的进水端，冷却液三通阀剩余一端连通第二冷却液入口，第二冷却液出口连通热循环泵的进水端，冷却液测温器用于测量流入第一冷却液入口的冷却液的温度。
进一步的，氢气供应子系统还包括氢气开关阀、减压稳压装置、引射器、分水器以及氢气尾气排放阀，氢气供给部依次通过氢气开关阀和减压稳压装置与氢气三通阀连通，氢气三通阀通过引射器连通第一氢气入口，第一氢气出口依次连通分水器以及氢气尾气排放阀。
进一步的，氢气供应子系统还包括氢气循环泵，氢气循环泵的进气端连通分水器，其出气端连通引射器。
进一步的，空气供应子系统还包括空气过滤器、流量计、增湿器、换热器、空气尾气排放阀以及消音器，空气供给部采用空气压缩机，空气压缩机的进气端依次通过空气三通阀、流量计与空气过滤器，空气压缩机的出气端依次通过增湿器与换热器连通第一空气入口，第一空气出口依次通过换热器、空气尾气排放阀连通消音器。
进一步的，低温启动子系统还包括氢气流量控制器、单向阀以及空气流量控制器，氢气三通阀依次通过氢气流量控制器与单向阀连通第二氢气入口，空气三通阀通过空气流量控制器连通第二空气入口。
进一步的，热管理子系统还包括连通散热器的补水装置，用于向热管理子系统内补充冷却液。
进一步的，催化燃烧器包括壳体、换热壁以及催化剂，换热壁内置于壳体内并将壳体的内腔分隔成互不连通的反应腔和换热腔，催化剂内置于反应腔内，第二氢气入口、第二空气入口以及催化燃烧尾气出口连通反应腔，第二冷却液入口与第二冷却液出口连通换热腔。
本发明还提供一种燃料电池系统的低温启动方法，该燃料电池系统的低温启动方法包括如下步骤：S1、通过氢气三通阀将氢气供给部与第二氢气入口连通，向催化燃烧器内通入氢气，通过空气三通阀将空气供给部与第二空气入口连通，向催化燃烧器内通入空气，使得氢气在催化燃烧器内催化氧化，并产生热量；关闭尾气排放三通阀与第一空气入口之间的连通，使催化燃烧器产生的尾气通过尾气排放三通阀直接排放；S2、通过冷却液三通阀将第一冷却液出口与第二冷却液入口连通，热循环泵驱动冷却液流动，将催化燃烧器内的热量运输至质子交换膜电堆内，使质子交换膜电堆的温度升高；S3、测温部测得质子交换膜电堆内部温度为T3，当T3升高至大于或等于预设值T1时，开启尾气排放三通阀与第一空气入口之间的连通，并关闭尾气排放三通阀用于排放尾气的端口，使催化燃烧器的尾气通入至质子交换膜电堆内；S4、通过氢气三通阀将氢气供给部与第一氢气入口连通，向质子交换膜电堆内通入氢气，通过空气三通阀将空气供给部与第一空气入口连通，向质子交换膜电堆内通入空气，质子交换膜电堆启动发电。
进一步的，还包括步骤S5、通过氢气三通阀关闭氢气供给部与第二氢气入口的连通，通过空气三通阀关闭空气供给部与第二空气入口连通，催化燃烧器停止工作；冷却液测温器检测到冷却液温度为T4，当T4降低至小于或等于预设值T2时，关闭冷却液三通阀与第二冷却液入口的连通。
进一步的，令燃料电池系统所处的环境温度为T5，令是否采用低温启动的判定温度为T0，当T5≤T0时，采用燃料电池系统的低温启动方法进行启动；并且-5℃≤T0≤0℃，T1＜T0＜T2。
与现有技术相比，本燃料电池系统设置有尾气排放三通阀，当质子交换膜电堆内部温度为T3小于T1时，催化燃烧器反应后的尾气通过尾气排放三通阀直接排入大气，避免进入到质子交换膜电堆内，其中的水蒸气由于温度过低在质子交换膜电堆内结冰；当T3升高至大于或等于T1时，催化燃烧器反应后的尾气再通过尾气排放三通阀进入到质子交换膜电堆内，对其中的空气进行重复利用；有效避免了质子交换膜电堆结冰故障的发生。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如下。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图１为本发明提供的燃料电池系统的结构框图；
图2为图1中催化燃烧器的结构示意图；
图3为本发明提供的燃料电池系统的低温启动方法的流程框图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
请参见图1，本燃料电池系统包括质子交换膜电堆1、低温启动子系统、氢气供应子系统、空气供应子系统以及热管理子系统。质子交换膜电堆1是使用氢气和空气中的氧气生产电能的设备，质子交换膜电堆1还与电能输出子系统6连接，用于向电能输出子系统输出电能。电能输出子系统6可以是用电器，可以是蓄电池，也可以是电网。低温启动子系统用于在低温条件加热质子交换膜电堆1，使其达到启动温度。氢气供应子系统和空气供应子系统顾名思义，分别用于向质子交换膜电堆1和低温启动子系统提供氢气和空气。热管理子系统用于将低温启动子系统产生的热量传递给质子交换膜电堆1以及调控质子交换膜电堆1在运行时的温度。
具体而言，质子交换膜电堆1具有第一氢气入口11、第一氢气出口12、第一空气入口13、第一空气出口14、第一冷却液入口15、第一冷却液出口16以及测温部（未图示），测温部用于检测质子交换膜电堆1内部温度。
低温启动子系统包括催化燃烧器21与尾气排放三通阀22。其中催化燃烧器21包括第二氢气入口211、第二空气入口212、第二冷却液入口213、第二冷却液出口214以及催化燃烧尾气出口215。
在本实施例中，催化燃烧器21的具体结构如图2所示，催化燃烧器21包括壳体216、换热壁217以及催化剂218。换热壁217内置于壳体216内并将壳体216的内腔分隔成互不连通的反应腔和换热腔。催化剂218内置于反应腔内，第二氢气入口211、第二空气入口212以及催化燃烧尾气出口215连通反应腔，第二冷却液入口213与第二冷却液出口214连通换热腔。
氢气和空气中的氧气在催化剂218的催化作用下，在反应腔内发生氧化反应生成水并放出大量的热，用于加热换热腔内流过冷却液。产生的水以水蒸气的形式混合在尾气中一同从催化燃烧尾气出口215内排出。并且在本实施例中，反应腔内空气是过量通入的，以确保氢气的完全反应，使得从催化燃烧尾气出口215排出的尾气中不含有氢气。这种氢气与空气分别通入的方式，能够有效地控制氢气的反应速率，不至于因为反应太剧烈而产生危险。
尾气排放三通阀22的一端连通催化燃烧尾气出口215，尾气排放三通阀22的另一端通过第一空气入口13，尾气排放三通阀22剩余的一端连通外部大气，用于排放尾气。可以根据实际情况，通过尾气排放三通阀22，控制催化燃烧器21产生的尾气是通入到质子交换膜电堆1内还是排放到大气中。
氢气供应子系统包括氢气供给部31和氢气三通阀32。其中氢气供给部31可以采用氢气储存容器来供给氢气，氢气三通阀32一端连通氢气供给部31，另一端连通第一氢气入口11，剩余一端连通第二氢气入口211。氢气三通阀32能够控制是向第一氢气入口11供气还是向第二氢气入口211供气，还是同时供气或同时不供气。
空气供应子系统包括空气供给部41以及空气三通阀42。其中空气供给部41可以采用空气压缩机来将空气输送到本系统内，空气三通阀42一端连通空气供给部41，另一端连通第一空气入口13，剩余一端连通第二空气入口212。空气三通阀42能够控制是向第一空气入口13供气还是向第二空气入口212供气，还是同时供气或同时不供气。
热管理子系统包括热循环泵51、冷却液三通阀52、散热器53以及冷却液测温器54。热循环泵51的出水端连通第一冷却液入口15，第一冷却液出口16连通冷却液三通阀52一端，冷却液三通阀52的另一端通过散热器53连通热循环泵51的进水端，冷却液三通阀52剩余一端连通第二冷却液入口213，第二冷却液出口214连通热循环泵51的进水端。冷却液三通阀52能够控制经过热循环泵51驱动的冷却液是流经催化燃烧器21还是流经散热器53，还是同时都流经。冷却液测温器54用于测量流入第一冷却液入口15的冷却液的温度。在本实施例中，冷却液测温器54可以采用温度压力检测仪来同时检测冷却液的温度和压力。
质子交换膜电堆1在启动时对于环境温度T5有要求，令是否采用低温启动的判定温度为T0。当T5＞T0时，燃料电池系统采用正常启动方法进行启动即可。即用于低温启动的低温启动子系统不参与工作，氢气供给部31将氢气通过氢气三通阀32和第一氢气入口11直接输入到质子交换膜电堆1内，空气供给部41将空气通过空气三通阀42和第一空气入口13直接输入到质子交换膜电堆1内，在质子交换膜电堆1发生电化学反应产生电能。
当T5≤T0时，此时质子交换膜电堆1温度过低，不能直接启动，需要通过低温启动子系统来加热质子交换膜电堆1，使其达到适当温度后再启动。在本实施例中，-5℃≤T0≤0℃。
本燃料电池系统的低温启动方法参见图3，具体包括步骤S1：通过氢气三通阀32将氢气供给部31与第二氢气入口211连通，向催化燃烧器21内通入氢气。通过空气三通阀42将空气供给部41与第二空气入口212连通，向催化燃烧器21内通入空气。氢气与空气中的氧气接触并在催化剂218的作用下发生反应，生成水并放出大量的热。关闭尾气排放三通阀22与第一空气入口13之间的连通，使催化燃烧器21产生的尾气通过尾气排放三通阀22直接排放到大气中。由于催化燃烧器21产生的尾气中含有大量水蒸气，若直接通入到质子交换膜电堆1内，由于此时质子交换膜电堆1内的温度较低，低于0℃。水蒸气会在质子交换膜电堆1内结冰，损坏质子交换膜电堆1。
步骤S2：通过冷却液三通阀52将第一冷却液出口16与第二冷却液入口213连通，热循环泵51驱动冷却液在催化燃烧器21与质子交换膜电堆1内循环流动，将催化燃烧器21内的热量运输至质子交换膜电堆1内，使质子交换膜电堆1的温度升高。
步骤S3：测温部测得质子交换膜电堆1内部温度为T3，当T3升高至大于或等于预设值T1时，开启尾气排放三通阀22与第一空气入口13之间的连通，并关闭尾气排放三通阀22用于排放尾气的端口，使催化燃烧器21的尾气通入至质子交换膜电堆1内，重复利用避免浪费。在本实施例中，T1＜T0。
步骤S4：通过氢气三通阀32将氢气供给部31与第一氢气入口11连通，向质子交换膜电堆1内通入氢气。通过空气三通阀42将空气供给部41与第一空气入口13连通，向质子交换膜电堆1内通入空气，质子交换膜电堆1启动发电。由于在一定温度范围内，质子交换膜电堆1的温度越高，越有利于其发电，因此需要催化燃烧器21继续工作一段时间，将质子交换膜电堆1的温度迅速提高至最适宜温度。然后依靠质子交换膜电堆1电化学反应时产生的热量就足以维持该温度了。
此时氢气三通阀32同时连通第一氢气入口11和第二氢气入口211，空气三通阀42同时连通第一空气入口13和第二空气入口212。热管理子系统保持不变，继续将催化燃烧器21产生的热量继续输送给质子交换膜电堆1，以迅速提高质子交换膜电堆1的温度。
步骤S5：当测温部测得质子交换膜电堆1内部温度T3接近或达到最适温度时，催化燃烧器21就可以停止工作了。通过氢气三通阀32关闭氢气供给部31与第二氢气入口211的连通，通过空气三通阀42关闭空气供给部41与第二空气入口212连通，催化燃烧器21停止工作。冷却液测温器54检测到冷却液温度为T4，此时冷却液的温度依然较高，即T4大于预设值T2，此时冷却液三通阀52可以控制冷却液继续在催化燃烧器21与质子交换膜电堆1内循环流动，也可以控制冷却液三通阀52连通散热器53，使得冷却液既流经催化燃烧器21，同时也流经散热器53，以避免质子交换膜电堆1内温度过高。
当T4降低至小于或等于T2时，关闭冷却液三通阀52与第二冷却液入口213的连通，从质子交换膜电堆1内流出的冷却液只流经散热器53，消散掉多余的热量，使质子交换膜电堆1内温度维持在最合适的范围内。在本实施例中T0＜T2。
在本实施例中，为了更好地供应氢气，氢气供应子系统还包括氢气开关阀33、减压稳压装置34、引射器35、分水器36以及氢气尾气排放阀37。氢气供给部31依次通过氢气开关阀33和减压稳压装置34与氢气三通阀32连通，氢气三通阀32通过引射器35连通第一氢气入口11，还可以设置第一氢气温度压力测试仪39来检测通入第一氢气入口11的氢气的压力和温度。第一氢气出口12依次连通分水器36以及氢气尾气排放阀37。由于从第一氢气出口12排出的尾气中一般含有少量未反应的氢气，因此还氢气供应子系统还可以设置回收的管路，即包括氢气循环泵38，氢气循环泵38的进气端连通分水器36，出气端连通引射器35。
由氢气供给部31内的氢气依次流经氢气开关阀33、减压稳压装置34、氢气三通阀32、引射器35进入质子交换膜电堆1的阳极，与阴极的空气发生电化学反应，反应剩余的氢气、生成的细小液态水滴和水蒸气组成的混合气体经第一氢气出口12流出，经过分水器36，分离出液态水分后，一部分混合气经过氢气尾气排放阀37后排出系统，一部分混合气经过氢气循环泵38后经过引射器35的二次回流口与氢气混合后再次进入质子交换膜电堆1参与反应。
在本实施例中，为了更好地供应空气，空气供应子系统还包括空气过滤器43、流量计44、增湿器45、换热器46、空气尾气排放阀47以及消音器48。空气供给部41采用空气压缩机，空气压缩机41的进气端依次通过流量计44与空气过滤器43，空气压缩机41的出气端依次通过增湿器45与换热器46连通第一空气入口13，第一空气出口14依次通过换热器46、空气尾气排放阀47连通消音器48。在第一空气入口13处还可以设置第一空气温度压力测试仪49来检测通入第一空气入口13的空气的压力和温度。
环境中的空气依次经过空气过滤器43、流量计44、空气压缩机后成为温度压力较高的压缩空气，再流经空气三通阀42、增湿器45、换热器46后成为湿度和温度合适的压缩空气通过第一空气入口13进入质子交换膜电堆1阴极与氢气发生电化学反应。反应剩余的气体、生成的细小液态水滴和水蒸气组成的混合气体经第一空气出口14流出，进入换热器46给通入的空气加热后经过空气尾气排放阀47连通消音器48后排向环境。
低温启动子系统还包括氢气流量控制器23、单向阀24以及空气流量控制器25。氢气三通阀32依次通过氢气流量控制器23与单向阀24连通第二氢气入口211，空气三通阀42通过空气流量控制器25连通第二空气入口212。氢气流量控制器23和空气流量控制器25分别用于控制通入催化燃烧器21的氢气和空气的流量。单向阀24避免氢气回流造成危险。还可以分别设置第二氢气温度压力测试仪26和第二空气温度压力测试仪27来分别检测通入第二氢气入口211和第二空气入口212的氢气和空气的压力和温度。
热管理子系统还包括连通散热器53的补水装置55，用于向热管理子系统内补充冷却液。并且还可以在第一冷却液出口16处设置冷却液温度压力检测仪56，用于检测从质子交换膜电堆1流出的冷却液的温度和压力。
本系统在低温启动时利用催化燃烧器21来加热质子交换膜电堆1，催化燃烧器21产生的尾气先排至大气中，避免进入到质子交换膜电堆1内结冰。当质子交换膜电堆1温度升高到启动温度后再启动，同时通过尾气排放三通阀22将催化燃烧器21排出的尾气通入到质子交换膜电堆1内，避免高温尾气的热量浪费。催化燃烧器21继续工作用于升高质子交换膜电堆1的温度使其达到最适宜温度区间，再关闭催化燃烧器21，质子交换膜电堆1进入正常工作状态。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：本燃料电池系统设置有尾气排放三通阀，当质子交换膜电堆内部温度为T3小于T1时，催化燃烧器反应后的尾气通过尾气排放三通阀直接排入大气，避免进入到质子交换膜电堆内，其中的水蒸气由于温度过低在质子交换膜电堆内结冰；当T3升高至大于或等于T1时，催化燃烧器反应后的尾气再通过尾气排放三通阀进入到质子交换膜电堆内，对其中的空气进行重复利用；有效避免了质子交换膜电堆结冰故障的发生。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃料电池系统，其特征在于，其包括：质子交换膜电堆、低温启动子系统、氢气供应子系统、空气供应子系统以及热管理子系统；
所述质子交换膜电堆包括第一氢气入口、第一氢气出口、第一空气入口、第一空气出口、第一冷却液入口、第一冷却液出口以及测温部，所述测温部用于检测所述质子交换膜电堆内部温度；
所述低温启动子系统包括催化燃烧器与尾气排放三通阀，所述催化燃烧器包括第二氢气入口、第二空气入口、第二冷却液入口、第二冷却液出口以及催化燃烧尾气出口，所述尾气排放三通阀的一端连通所述催化燃烧尾气出口，所述尾气排放三通阀的另一端通过所述第一空气入口，所述尾气排放三通阀剩余的一端用于排放尾气；
所述氢气供应子系统包括氢气供给部和氢气三通阀，所述氢气三通阀一端连通所述氢气供给部，另一端连通所述第一氢气入口，剩余一端连通所述第二氢气入口；
所述空气供应子系统包括空气供给部以及空气三通阀，所述空气三通阀一端连通所述空气供给部，另一端连通所述第一空气入口，剩余一端连通所述第二空气入口；
所述热管理子系统包括热循环泵、冷却液三通阀、散热器以及冷却液测温器，所述热循环泵的出水端连通所述第一冷却液入口，所述第一冷却液出口连通所述冷却液三通阀一端，所述冷却液三通阀的另一端通过所述散热器连通所述热循环泵的进水端，所述冷却液三通阀剩余一端连通所述第二冷却液入口，所述第二冷却液出口连通所述热循环泵的进水端，所述冷却液测温器用于测量流入所述第一冷却液入口的冷却液的温度。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述氢气供应子系统还包括氢气开关阀、减压稳压装置、引射器、分水器以及氢气尾气排放阀，所述氢气供给部依次通过氢气开关阀和所述减压稳压装置与所述氢气三通阀连通，所述氢气三通阀通过所述引射器连通所述第一氢气入口，所述第一氢气出口依次连通所述分水器以及所述氢气尾气排放阀。
3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，所述氢气供应子系统还包括氢气循环泵，所述氢气循环泵的进气端连通所述分水器，其出气端连通所述引射器。
4.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述空气供应子系统还包括空气过滤器、流量计、增湿器、换热器、空气尾气排放阀以及消音器，所述空气供给部采用空气压缩机，所述空气压缩机的进气端依次通过所述流量计与所述空气过滤器，所述空气压缩机的出气端依次通过所述空气三通阀、所述增湿器与所述换热器连通所述第一空气入口，所述第一空气出口依次通过所述换热器、所述空气尾气排放阀连通所述消音器。
5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述低温启动子系统还包括氢气流量控制器、单向阀以及空气流量控制器，所述氢气三通阀依次通过所述氢气流量控制器与所述单向阀连通所述第二氢气入口，所述空气三通阀通过所述空气流量控制器连通所述第二空气入口。
6.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述热管理子系统还包括连通所述散热器的补水装置，用于向所述热管理子系统内补充冷却液。
7.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述催化燃烧器包括壳体、换热壁以及催化剂，所述换热壁内置于所述壳体内并将所述壳体的内腔分隔成互不连通的反应腔和换热腔，所述催化剂内置于所述反应腔内，所述第二氢气入口、所述第二空气入口以及所述催化燃烧尾气出口连通所述反应腔，所述第二冷却液入口与所述第二冷却液出口连通所述换热腔。
8.一种如权利要求1-7任意一项所述的燃料电池系统的低温启动方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、通过所述氢气三通阀将氢气供给部与第二氢气入口连通，向所述催化燃烧器内通入氢气，通过所述空气三通阀将空气供给部与第二空气入口连通，向所述催化燃烧器内通入空气，使得氢气在所述催化燃烧器内催化氧化，并产生热量；关闭所述尾气排放三通阀与所述第一空气入口之间的连通，使所述催化燃烧器产生的尾气通过所述尾气排放三通阀直接排放；
S2、通过所述冷却液三通阀将所述第一冷却液出口与所述第二冷却液入口连通，所述热循环泵驱动冷却液流动，将所述催化燃烧器内的热量运输至所述质子交换膜电堆内，使所述质子交换膜电堆的温度升高；
S3、所述测温部测得所述质子交换膜电堆内部温度为T3，当T3升高至大于或等于预设值T1时，开启所述尾气排放三通阀与所述第一空气入口之间的连通，并关闭所述尾气排放三通阀用于排放尾气的端口，使所述催化燃烧器的尾气通入至所述质子交换膜电堆内；
S4、通过所述氢气三通阀将氢气供给部与第一氢气入口连通，向所述质子交换膜电堆内通入氢气，通过所述空气三通阀将空气供给部与第一空气入口连通，向所述质子交换膜电堆内通入空气，所述质子交换膜电堆启动发电。
9.根据权利要求8所述的燃料电池系统的低温启动方法，其特征在于，还包括步骤S5、通过所述氢气三通阀关闭氢气供给部与第二氢气入口的连通，通过所述空气三通阀关闭空气供给部与第二空气入口连通，所述催化燃烧器停止工作；所述冷却液测温器检测到冷却液温度为T4，当T4降低至小于或等于预设值T2时，关闭所述冷却液三通阀与所述第二冷却液入口的连通。
10.根据权利要求9所述的燃料电池系统的低温启动方法，其特征在于，令所述燃料电池系统所处的环境温度为T5，令是否采用低温启动的判定温度为T0，当T5≤T0时，采用所述燃料电池系统的低温启动方法进行启动；并且-5℃≤T0≤0℃，T1＜T0＜T2。
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