CN114335600B - 一种基于固态储氢的风冷燃料电池温控系统和控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于燃料电池技术领域，尤其涉及一种基于固态储氢的风冷燃料电池温控系统及控制方法，本发明通过增设空气加热模块，能够对燃料电池模块进行加热，解决了温度过低燃料电池模块无法运行的问题；并综合考虑和控制空气、空气加热模块、燃料电池模块和第二储氢装置相互之间的热传导的平衡，设置带有电动进气格栅、电动出气格栅的保温仓，控制第二储氢装置、燃料电池模块与保温仓外部空气的热交换，利用换热模块提高了第二储氢装置对燃料电池产生的热量的利用率，使整个系统的温度控制更加智能，热量利用率更高，整体集成技术方案突破了风冷燃料电池与固态储氢在低温环境下(‑40℃～0℃)工作的技术瓶颈，适用环境温度范围更大。
Description
技术领域
本发明属于燃料电池技术领域，尤其涉及一种基于固态储氢的风冷燃料电池温控系统和控制方法。
背景技术
质子交换膜燃料电池是一种可以在常温下快速启动的低噪音、环境友好、高效率的零排放发电装置，被誉为终极能源。质子交换膜燃料电池可用于移动电源、便携电源、航空动力电源、车用动力电源、固定式电站等多领域的用电需要，是未来双碳要求下的重要能源技术路线。
燃料电池工作时，除了对外输出电能之外，同时会伴随着40-50％的热量产生。因此，按照冷却方式的不同，燃料电池可以分为液冷(包含水冷)和风冷两种方式。风冷型燃料电池是以氢气为燃料，少量空气中氧作为参与电化学反应的氧化剂，过量的空气用于冷却电堆，使其保持在一定的温度(不宜超过80℃)下工作。相对液冷燃料电池，风冷技术不需要复杂的空气压缩系统、冷却液循环及散热系统(冷却液箱、冷却液循环泵、冷却液管、散热片、风扇、空气增湿器及诸多传感器、电磁阀等)，使整个系统简单、易于操作与控制，具有广泛的应用前景，特别是在中小功率应用场景下具备诸多的优势。
目前，氢气的储运技术是燃料电池应用的主要瓶颈之一，氢能对储氢的要求总的来说是储氢系统要安全、容量大、成本低、使用方便。从目前主要储氢材料与技术来看，有高压储氢、液体储氢、金属氢化物固态储氢、有机氢化物储氢及管道运输氢等。衡量储氢技术性能的主要参数是储氢体积密度、质量分数、充/放氢的可逆性、充/放氢速率、可循环使用寿命及安全性等。从技术可行性角度来说，金属氢化物固态储氢配套中小功率燃料电池的应用在未来大有可为。金属氢化物固态储氢是指在一定温度和氢气压力下能可逆地大量吸收、储存和释放氢气的储氢技术。其工作的机理是氢分子首先吸附在金属表面，再解离成氢原子，然后再进入到金属的晶格中形成氢化物。只要控制一定的温度和压力，金属和氢气一接触就会发生反应。固态储氢的储氢量大、无污染、安全可靠、并且制备技术和工艺相对成熟，是目前应用最具潜力的技术路线。
针对风冷燃料电池与固态储氢的集成应用，目前在国内陆续出现，但是都集中在南方地区，产品的工作环境温度基本都在0℃以上，而在寒冷的北方(-40℃～0℃)没有相应的产品应用和示范推广。
中国专利文献CN113707903A(CN202110779503.3)公开了一种固态储氢为氢源的燃料电池系统，包括：燃料电池、第一储氢装置、第二储氢装置、供热模块以及换热模块。第一储氢装置包括氢气暂存罐和第一供氢管路，第一供氢管路一端与氢气暂存罐的出口连通，另一端与燃料电池的氢气进入口连通；第二储氢装置包括固态储氢罐、第二供氢管路和传热件；第二供氢管路一端与固态储氢罐的出口连通，另一端与第一供氢管路连通；传热件设置在固态储氢罐内；供热模块与燃料电池电性连接，并与传热件连通，供热模块能够向传热件提供热量；换热模块与燃料电池电性连接，设置于燃料电池与固态储氢罐之间，能够将燃料电池工作产生的废热提供给固态储氢罐加热升温供氢。本发明中的系统能够实现在较低温度下启动。
由于上述方案只考虑了系统启动初期燃料电池产生的热量无法满足固态储氢罐的需求，只是通过与燃料电池相连的供热模块实现固态储氢罐快速吸热放氢的需求，即只考虑了燃料电池的稳定供氢问题，并没有考虑如何保证系统启动初期空气温度满足燃料电池的工作温度需求，特别是没有考虑低温对燃料电池启动的影响，导致燃料电池系统只能适用于-20℃～0℃的低温环境，温度适应范围依然太窄。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种基于固态储氢的风冷燃料电池温控系统，本发明通过增设空气加热模块，能够对燃料电池模块进行加热，避免温度过低燃料电池模块无法运行，并综合考虑和控制空气、空气加热模块、燃料电池模块和第二储氢装置相互之间的热传导的平衡，设置带有电动进气格栅、电动出气格栅的保温仓，使整个系统的温度控制更加智能，整体集成技术方案突破了风冷燃料电池与固态储氢在低温环境下(-40℃～0℃)工作的技术瓶颈，适用环境温度范围更大。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种基于固态储氢的风冷燃料电池温控系统，包括保温仓、蓄电池、空气加热模块、第一储氢装置和温度监测模块；所述保温仓内设置有燃料电池模块、第二储氢装置、换热模块；
所述第一储氢装置用于存储气态氢气，所述第一储氢装置能够向燃料电池模块提供氢气；
所述第二储氢装置用于固态储氢，所述第二储氢装置能够向燃料电池模块提供氢气；
所述换热模块用于将燃料电池模块产生的废热提供给第二储氢装置进行加热升温；
所述蓄电池用于储存燃料电池模块产生的电能；
所述保温仓设置有电动进气格栅和电动出气格栅；
所述空气加热模块用于对保温仓内的空气进行加热；
所述温度监测模块用于监测保温仓外的环境温度、燃料电池模块的温度以及第二储氢装置的表面温度。
本发明的技术方案还有：所述换热模块包括送热管道、固态储氢换热器和散热风扇系统，所述燃料电池模块的电池散热口通过送热管道与固态储氢换热器相连，所述散热风扇系统设置在送热管道内并与燃料电池模块电连接，所述固态储氢换热器与燃料电池模块电连接，所述固态储氢换热器用于将空气中的热传递给第二储氢装置。利用散热风扇系统将燃料电池模块工作产生的热量通过送热管道定向传送给固态储氢换热器，固态储氢换热器将气体中的热量传递给第二储氢装置，提高了热量转化效率，使第二储氢装置能够快速吸热释放氢气，提高了第二储氢装置的升温效率，有利于氢气的释放。
本发明的技术方案还有：所述蓄电池分别与燃料电池模块、空气加热模块、电动进气格栅和电动出气格栅电连接，所述燃料电池模块用于对蓄电池进行充电。燃料电池模块正常工作时，对蓄电池进行补充电量，避免蓄电池欠电而影响系统的正常启动；燃料电池未工作发电时，利用蓄电池对电动进气格栅、电动出气格栅、空气加热模块提供电能。
本发明的技术方案还有：所述第二储氢装置氢气出口与所述第一储氢装置氢气出口相连。利用第二储氢装置为第一储氢装置进行氢气补充，避免第一储氢装置氢气不足而影响系统的正常启动。
本发明的技术方案还有：还包括三通阀、第一阀门、第二阀门、第三阀门和压力监测模块，所述三通阀的三个接口分别连接第二储氢装置氢气出口、所述第一储氢装置氢气出口和燃料电池模块氢气入口，所述燃料电池模块氢气入口与三通阀之间设置有第一阀门，所述第一储氢装置氢气出口与三通阀之间设置有第二阀门，所述第二储氢装置氢气出口与三通阀之间设置有第三阀门；
所述压力监测模块用于监测第一储氢装置的储氢压力和第二储氢装置的储氢压力。通过控制三通阀的连通方向以及第一阀门和第二阀门的开启连通第一储氢装置氢气出口和燃料电池模块氢气入口，实现第一储氢装置为燃料电池模块供应氢气；通过控制三通阀的连通方向以及第一阀门和第三阀门的开启连通第二储氢装置氢气出口和燃料电池模块氢气入口，实现第二储氢装置为燃料电池模块供应氢气；通过控制三通阀的连通方向以及第一阀门、第二阀门和第三阀门的开启，实现实现第二储氢装置为燃料电池模块供应氢气的同时为第一储氢装置补充氢气。
本发明的技术方案还有：所述第一储氢装置为氢气缓冲罐，所述第二储氢装置为固态储氢瓶组。
一种上述基于固态储氢的风冷燃料电池温控系统的控制方法，包括冬季温控模式：
系统启动初期，燃料电池模块的温度小于温度T2，并且保温仓外侧温度小于T0时，其中T0＜T2＜T1，关闭电动进气格栅和电动出气格栅，降低空冷强度，同时打开空气加热模块对保温仓内的空气进行加热；
当燃料电池模块的温度大于等于温度T2，并且第二储氢装置的表面温度小于T3时，其中T2＜T3＜T1，启动燃料电池模块，第一储氢装置向燃料电池模块供氢，同时调大电动进气格栅的开启程度和电动出气格栅的开启程度，为燃料电池模块提供反应所需的氧气补给；燃料电池模块启动开始工作，并关闭空气加热模块，同时启动换热模块对第二储氢装置进行加热；
当第二储氢装置的表面温度大于等于T3时，关闭第一储氢装置，启动第二储氢装置为燃料电池模块供氢，同时控制电动进气格栅的开启程度和电动出气格栅的开启程度，以保证燃料电池模块的温度维持在T3到T1之间，并且保证第二储氢装置的表面温度大于等于T3。
T0、T1、T2、T3均为预设温度。
本发明的技术方案还有：还包括非冬季温控模式一：
系统启动初期，燃料电池模块的温度小于T2，并且保温仓外的温度大于T4时，其中T2＜T4＜T1，同时调大电动进气格栅的开启程度和电动出气格栅的开启程度，利用外界空气提高燃料电池模块的温度；
当燃料电池模块的温度大于等于温度T2，并且第二储氢装置的表面温度小于T3时，启动燃料电池模块，第一储氢装置向燃料电池模块供氢，燃料电池模块启动开始工作，同时启动换热模块对第二储氢装置进行加热；
当第二储氢装置的表面温度大于等于T3时，关闭第一储氢装置，启动第二储氢装置为燃料电池模块供氢，同时控制电动进气格栅的开启程度和电动出气格栅的开启程度，以保证燃料电池模块的温度维持在T3到T1之间，并且保证第二储氢装置的表面温度大于等于T3。
T4为预设温度。
本发明的技术方案还有：还包括非冬季温控模式二：
系统启动初期，燃料电池模块的温度大于等于T2，并且第二储氢装置的表面温度小于T3时，启动燃料电池模块，第一储氢装置向燃料电池模块供氢，燃料电池模块启动开始工作，同时启动换热模块对第二储氢装置进行加热；
当第二储氢装置的表面温度大于等于T3时，关闭第一储氢装置，启动第二储氢装置为燃料电池模块供氢，同时控制电动进气格栅的开启程度和电动出气格栅的开启程度，以保证燃料电池模块的温度维持在T3到T1之间，并且保证第二储氢装置的表面温度大于等于T3。
本发明的技术方案还有：还包括非冬季温控模式三：
系统启动初期，第二储氢装置的表面温度大于等于T3时，直接启动燃料电池模块，第二储氢装置为燃料电池模块供氢，同时控制电动进气格栅的开启程度和电动出气格栅的开启程度，以保证燃料电池模块的温度维持在T3到T1之间。
本发明的有益效果：本发明通过增设空气加热模块，能够对燃料电池模块进行加热，解决了温度过低燃料电池模块无法运行的问题；
本发明综合考虑和控制空气、空气加热模块、燃料电池模块和第二储氢装置相互之间的热传导的平衡，设置带有电动进气格栅、电动出气格栅的保温仓，控制第二储氢装置、燃料电池模块与保温仓外部空气的热交换，利用换热模块提高了第二储氢装置对燃料电池产生的热量的利用率，使整个系统的温度控制更加智能，热量利用率更高，有助于提升燃料电池模块的续航能力，整体集成技术方案突破了风冷燃料电池与固态储氢在低温环境下(-40℃～0℃)工作的技术瓶颈，适用环境温度范围更大。
本发明的主要构思：
1、考虑到燃料电池模块的工作温度区间，温度低于燃料电池模块最低工作温度值时，利用空气加热模块对燃料电池模块进行加热；温度位于其工作温度区间时，控制电动进气格栅、电动出气格栅的开启程度提高空冷效率，对燃料电池模块进行降温；
2、通过设置保温仓和换热模块，提高第二储氢装置对燃料电池模块产生的热量的利用率，无需另外增设加热升温装置对第二储氢装置加热，减少了成本和能量消耗；
3、利用燃料电池模块对蓄电池进行充电，利用第二储氢装置对第一储氢装置进行充气，实现了系统内部的电能和氢气的自我补充，更加智能安全；
4.本发明的控制方法根据不同的温度环境设置不同的工作模式，对温度和供气实现不同的控制模式，优化能量转化路径，减少了能源消耗。
附图说明
图1为本发明所述基于固态储氢的风冷燃料电池温控系统的结构示意图；
图2为本发明所述基于固态储氢的风冷燃料电池温控系统的控温流程图；
图3为本发明所述基于固态储氢的风冷燃料电池温控系统的供气流程图；
图中，100保温仓、101电动进气格栅、102电动出气格栅；
1燃料电池模块、2第二储氢装置、3蓄电池、4空气加热模块、5第一储氢装置、6送热管道、7固态储氢换热器、8散热风扇系统、9三通阀、10第一阀门、11第二阀门、12第三阀门、13燃料电池尾排电磁阀。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1-图3所示，一种基于固态储氢的风冷燃料电池温控系统，包括保温仓100、蓄电池3、空气加热模块4、第一储氢装置5、温度监测模块和控制模块，本发明中控制模块主要用于实现自动化控制，通过人工控制同样能够实现本系统的基本功能；所述保温仓100内设置有燃料电池模块1、第二储氢装置2、换热模块。
所述第一储氢装置5用于存储气态氢气，所述第一储氢装置5能够向燃料电池模块1提供氢气。
所述第二储氢装置2用于固态储氢，所述第二储氢装置2能够向燃料电池模块1提供氢气。
所述换热模块用于将燃料电池模块1产生的废热提供给第二储氢装置2进行加热升温。
所述蓄电池3与燃料电池模块1电连接，所述蓄电池3用于储存燃料电池模块1产生的电能。
所述保温仓100设置有电动进气格栅101和电动出气格栅102。所述电动进气格栅101和电动出气格栅102均与燃料电池模块1、蓄电池3电连接；由于蓄电池3储电量有限，燃料电池模块1正常工作时，断开蓄电池3与电动进气格栅101、电动出气格栅102的电路，利用燃料电池模块1为电动进气格栅101、电动出气格栅102供电；将燃料电池模块1和第二储氢装置2设置在保温仓100内，并且通过调节电动进气格栅101和电动出气格栅102的开启程度，控制第二储氢装置2、燃料电池模块1与保温仓100外部空气的热交换，实现第二储氢装置2、燃料电池模块1的快速升温，同时满足对燃料电池模块1的空冷功能。
所述空气加热模块4与蓄电池3电连接，用于对保温仓100内的空气进行加热。
所述温度监测模块用于监测保温仓100外的环境温度、燃料电池模块1的温度以及第二储氢装置2的表面温度。
所述控制模块与所述温度监测模块电连接。
当燃料电池模块1的温度低于燃料电池模块1的最低工作温度值时，所述控制模块控制空气加热模块4对保温仓100内的空气进行加热。
当燃料电池模块1的温度位于燃料电池模块1工作温度区间，并且第二储氢装置2的表面温度低于第二储氢装置2的最低放氢温度值时，所述控制模块启动燃料电池模块1，利用第一储氢装置5向燃料电池模块1供氢，同时控制换热模块将燃料电池模块1产生的废热提供给第二储氢装置2进行加热升温。
所述控制模块分别与电动进气格栅101、电动出气格栅102电连接，用于控制电动进气格栅101和电动出气格栅102的开启程度。
所述换热模块包括送热管道6、固态储氢换热器7和散热风扇系统8，所述燃料电池模块1的电池散热口通过送热管道6与固态储氢换热器7相连，所述散热风扇系统8设置在送热管道6内并与燃料电池模块1电连接，所述固态储氢换热器7与燃料电池模块1电连接，所述固态储氢换热器7用于将空气中的热传递给第二储氢装置2。
所述蓄电池3和燃料电池模块1电连接，所述蓄电池3用于储存燃料电池模块1产生的电能，即所述燃料电池模块1用于对蓄电池3进行充电。
所述第二储氢装置2能够向第一储氢装置5提供氢气。
所述基于固态储氢的风冷燃料电池温控系统还包括三通阀9、第一阀门10、第二阀门11、第三阀门12和压力监测模块，所述三通阀9的三个接口分别连接第二储氢装置2氢气出口、所述第一储氢装置5氢气出口和燃料电池模块1氢气入口，所述燃料电池模块1氢气入口与三通阀9之间设置有第一阀门10，所述第一储氢装置5氢气出口与三通阀9之间设置有第二阀门11，所述第二储氢装置2氢气出口与三通阀9之间设置有第三阀门12。
所述压力监测模块用于监测第一储氢装置5的储氢压力和第二储氢装置2的储氢压力。
所述控制模块分别与压力监测模块、三通阀9、第一阀门10、第二阀门11、第三阀门12电连接，用于控制三通阀9的连通方向以及第一阀门10、第二阀门11、第三阀门12的通断，所述三通阀9替换成三通同样能够实现系统的功能。
所述第一储氢装置5为氢气缓冲罐，所述第二储氢装置2为固态储氢瓶组。
所述燃料电池模块1还设置有尾排系统，所述尾排系统包括与燃料电池模块1尾排口连接的燃料电池尾排电磁阀13，所述燃料电池尾排电磁阀13与控制模块电连接，所述控制模块用于控制燃料电池尾排电磁阀13的通断和开启程度。
实施例2
如图1-图3所示，一种基于固态储氢的风冷燃料电池温控系统的控制方法，包括冬季温控模式：
系统启动初期，燃料电池模块1的温度小于温度T2，并且保温仓100外侧温度小于T0时，其中T0＜T2＜T1，控制模块关闭电动进气格栅101和电动出气格栅102，降低空冷强度，同时打开空气加热模块4对保温仓100内的空气进行加热；
当燃料电池模块1的温度大于等于温度T2，并且第二储氢装置2的表面温度小于T3时，其中T2＜T3＜T1，启动燃料电池模块1，第一储氢装置5为向燃料电池模块1供氢，控制模块同时调大电动进气格栅101的开启程度和电动出气格栅102的开启程度，为燃料电池模块1提供反应所需的氧气补给；燃料电池模块1启动开始工作，并关闭空气加热模块4，同时启动换热模块对第二储氢装置2进行加热，由于系统启动初期，蓄电池3用于对电动进气格栅101、电动出气格栅102和空气加热模块4供电，后期燃料电池模块1正常工作后，利用燃料电池模块1向蓄电池3进行充电，蓄电池3充满后断开与燃料电池模块1之间的电路，以便于下次系统启动时使用。
当第二储氢装置2的表面温度大于等于T3时，关闭第一储氢装置5，启动第二储氢装置2为燃料电池模块1供氢，控制模块同时控制电动进气格栅101的开启程度和电动出气格栅102的开启程度，以保证燃料电池模块1的温度维持在T3到T1之间，并且保证第二储氢装置2的表面温度大于等于T3。
T0、T1、T2、T3均为预设温度，其中T1为燃料电池模块1的最高工作温度值。
由于第二储氢装置2为达到释放气体氢气条件前，利用第一储氢装置5为燃料电池模块1供氢，造成第一储氢装置5内部氢气的消耗，第一储氢装置5的储氢压力降低，当第二储氢装置2能够正常工作时，利用第二储氢装置2向燃料电池模块1供气的同时向第一储氢装置5内充气，充气完成后，关闭第二阀门11，以备第二储氢装置2无法满足释放气体氢气条件时使用。
当监测到第一储氢装置5的储氢压力低于设定压力阈值时，提醒使用者对第一储氢装置5进行充气，避免氢气不足影响燃料电池模块1的正常工作和续航能力。
实施例3
如图1-图3所示，一种基于固态储氢的风冷燃料电池温控系统的控制方法，还包括非冬季温控模式一：
系统启动初期，燃料电池模块1的温度小于T2，并且保温仓100外的温度大于T4时，其中T2＜T4＜T1，控制模块同时调大电动进气格栅101的开启程度和电动出气格栅102的开启程度，利用外界空气提高燃料电池模块1的温度。
当燃料电池模块1的温度大于等于温度T2，并且第二储氢装置2的表面温度小于T3时，启动燃料电池模块1，第一储氢装置5向燃料电池模块1供氢，燃料电池模块1启动开始工作，同时启动换热模块对第二储氢装置2进行加热，同时向蓄电池3进行充电，蓄电池3充满后断开与燃料电池模块1之间的电路。
当第二储氢装置2的表面温度大于等于T3时，关闭第一储氢装置5，启动第二储氢装置2为燃料电池模块1供氢，控制模块同时控制电动进气格栅101的开启程度和电动出气格栅102的开启程度，以保证燃料电池模块1的温度维持在T3到T1之间，并且保证第二储氢装置2的表面温度大于等于T3。
T4为预设温度。
实施例4
如图1-图3所示，一种基于固态储氢的风冷燃料电池温控系统的控制方法，还包括非冬季温控模式二：
系统启动初期，燃料电池模块1的温度大于等于T2，并且第二储氢装置2的表面温度小于T3时，启动燃料电池模块1，第一储氢装置5向燃料电池模块1供氢，燃料电池模块1启动开始工作，同时启动换热模块对第二储氢装置2进行加热。
当第二储氢装置2的表面温度大于等于T3时，关闭第一储氢装置5，启动第二储氢装置2为燃料电池模块1供氢，控制模块同时控制电动进气格栅101的开启程度和电动出气格栅102的开启程度，以保证燃料电池模块1的温度维持在T3到T1之间，并且保证第二储氢装置2的表面温度大于等于T3。
实施例5
如图1-图3所示，一种基于固态储氢的风冷燃料电池温控系统的控制方法，还包括非冬季温控模式三：
系统启动初期，第二储氢装置2的表面温度大于等于T3时，直接启动燃料电池模块1，第二储氢装置2为燃料电池模块1供氢，控制模块同时控制电动进气格栅101的开启程度和电动出气格栅102的开启程度，以保证燃料电池模块1的温度维持在T3到T1之间。
Claims (8)
1.一种基于固态储氢的风冷燃料电池温控系统，其特征在于：包括保温仓(100)、蓄电池(3)、空气加热模块(4)、第一储氢装置(5)和温度监测模块；所述保温仓(100)内设置有燃料电池模块(1)、第二储氢装置(2)、换热模块；
所述第一储氢装置(5)用于存储气态氢气，所述第一储氢装置(5)能够向燃料电池模块(1)提供氢气；
所述第二储氢装置(2)用于固态储氢，所述第二储氢装置(2)能够向燃料电池模块(1)提供氢气；
所述换热模块用于将燃料电池模块(1)产生的废热提供给第二储氢装置(2)进行加热升温；
所述蓄电池(3)用于储存燃料电池模块(1)产生的电能；
所述保温仓(100)设置有电动进气格栅(101)和电动出气格栅(102)；
所述空气加热模块(4)用于对保温仓(100)内的空气进行加热；
所述温度监测模块用于监测保温仓(100)外的环境温度、燃料电池模块(1)的温度以及第二储氢装置(2)的表面温度；
所述换热模块包括送热管道(6)、固态储氢换热器(7)和散热风扇系统(8)，所述燃料电池模块(1)的电池散热口通过送热管道(6)与固态储氢换热器(7)相连，所述散热风扇系统(8)设置在送热管道(6)内并与燃料电池模块(1)电连接，所述固态储氢换热器(7)与燃料电池模块(1)电连接，所述固态储氢换热器(7)用于将空气中的热传递给第二储氢装置(2)；
所述蓄电池(3)分别与燃料电池模块(1)、空气加热模块(4)、电动进气格栅(101)和电动出气格栅(102)电连接。
2.根据权利要求1所述的基于固态储氢的风冷燃料电池温控系统，其特征在于：所述第二储氢装置(2)能够向第一储氢装置(5)提供氢气。
3.根据权利要求2所述的基于固态储氢的风冷燃料电池温控系统，其特征在于：还包括三通阀(9)、第一阀门(10)、第二阀门(11)、第三阀门(12)和压力监测模块，所述三通阀(9)的三个接口分别连接第二储氢装置(2)氢气出口、所述第一储氢装置(5)氢气出口和燃料电池模块(1)氢气入口，所述燃料电池模块(1)氢气入口与三通阀(9)之间设置有第一阀门(10)，所述第一储氢装置(5)氢气出口与三通阀(9)之间设置有第二阀门(11)，所述第二储氢装置(2)氢气出口与三通阀(9)之间设置有第三阀门(12)；
所述压力监测模块用于监测第一储氢装置(5)的储氢压力和第二储氢装置(2)的储氢压力。
4.根据权利要求1所述的基于固态储氢的风冷燃料电池温控系统，其特征在于：所述第一储氢装置(5)为氢气缓冲罐，所述第二储氢装置(2)为固态储氢瓶组。
5.一种权利要求1-4任一所述基于固态储氢的风冷燃料电池温控系统的控制方法，其特征在于：包括冬季温控模式：
系统启动初期，燃料电池模块(1)的温度小于温度T2，并且保温仓(100)外侧温度小于T0时，其中T0＜T2＜T1，关闭电动进气格栅(101)和电动出气格栅(102)，同时打开空气加热模块(4)对保温仓(100)内的空气进行加热；
当燃料电池模块(1)的温度大于等于温度T2，并且第二储氢装置(2)的表面温度小于T3时，其中T2＜T3＜T1，启动燃料电池模块(1)，第一储氢装置(5)向燃料电池模块(1)供氢，同时调大电动进气格栅(101)的开启程度和电动出气格栅(102)的开启程度，关闭空气加热模块(4)，启动换热模块对第二储氢装置(2)进行加热；
当第二储氢装置(2)的表面温度大于等于T3时，关闭第一储氢装置(5)，启动第二储氢装置(2)为燃料电池模块(1)供氢，同时控制电动进气格栅(101)的开启程度和电动出气格栅(102)的开启程度，以保证燃料电池模块(1)的温度维持在T3到T1之间，并且保证第二储氢装置(2)的表面温度大于等于T3；
T0、T1、T2、T3均为预设温度。
6.根据权利要求5所述基于固态储氢的风冷燃料电池温控系统的控制方法，其特征在于：还包括非冬季温控模式一：
系统启动初期，燃料电池模块(1)的温度小于T2，并且保温仓(100)外的温度大于T4时，其中T2＜T4＜T1，同时调大电动进气格栅(101)的开启程度和电动出气格栅(102)的开启程度，利用外界空气提高燃料电池模块(1)的温度；
当燃料电池模块(1)的温度大于等于温度T2，并且第二储氢装置(2)的表面温度小于T3时，启动燃料电池模块(1)，第一储氢装置(5)向燃料电池模块(1)供氢，燃料电池模块(1)启动开始工作，同时启动换热模块对第二储氢装置(2)进行加热；
当第二储氢装置(2)的表面温度大于等于T3时，关闭第一储氢装置(5)，启动第二储氢装置(2)为燃料电池模块(1)供氢，同时控制电动进气格栅(101)的开启程度和电动出气格栅(102)的开启程度，以保证燃料电池模块(1)的温度维持在T3到T1之间，并且保证第二储氢装置(2)的表面温度大于等于T3；
T4为预设温度。
7.根据权利要求5所述基于固态储氢的风冷燃料电池温控系统的控制方法，其特征在于：还包括非冬季温控模式二：
系统启动初期，燃料电池模块(1)的温度大于等于T2，并且第二储氢装置(2)的表面温度小于T3时，启动燃料电池模块(1)，第一储氢装置(5)向燃料电池模块(1)供氢，燃料电池模块(1)启动开始工作，同时启动换热模块对第二储氢装置(2)进行加热；
当第二储氢装置(2)的表面温度大于等于T3时，关闭第一储氢装置(5)，启动第二储氢装置(2)为燃料电池模块(1)供氢，同时控制电动进气格栅(101)的开启程度和电动出气格栅(102)的开启程度，以保证燃料电池模块(1)的温度维持在T3到T1之间，并且保证第二储氢装置(2)的表面温度大于等于T3。
8.根据权利要求5所述基于固态储氢的风冷燃料电池温控系统的控制方法，其特征在于：还包括非冬季温控模式三：
系统启动初期，第二储氢装置(2)的表面温度大于等于T3时，直接启动燃料电池模块(1)，第二储氢装置(2)为燃料电池模块(1)供氢，同时控制电动进气格栅(101)的开启程度和电动出气格栅(102)的开启程度，以保证燃料电池模块(1)的温度维持在T3到T1之间。
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- 2021-12-29 CN CN202111639637.1A patent/CN114335600B/zh active Active
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