CN1484872A - 燃料电池发电装置的防冻 - Google Patents

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Abstract

一种燃料电池发电装置，包括循环在燃料电池堆(4)中的冷却水的水循环路径(5)。降低水的熔点的氢氧化钠与水循环路径(5)中的水混合，从而防止在水循环路径(5)中的水冻结。电极(11，12)设置在水中。当燃料电池堆(4)运行时，电压施加在电极(11，12)之间，使得正极(11)吸附钠离子，由此从提供给燃料电池堆(4)的冷却水中除去钠离子。当燃料电池堆(4)停止运行时，通过停止向电极(11，12)施加电压，使吸附到正极(11)的钠离子扩散到冷却水中。

Description

燃料电池发电装置的防冻
技术领域
本发明涉及在燃料电池发电装置中的水冻结的预防。
背景技术
在车辆中安装的许多燃料电池发电装置采用聚合物电解质燃料电池堆(PEFC)。在此类型的燃料电池中，电解质膜必须一直保持在润湿状态，因此需要向它供水。还需要对提供到聚合物电解质燃料电池的燃料和空气加湿，水还用于冷却发电装置。
因此，在发电装置中采用了相当大量的水。如果当发电装置不工作时它的外部温度降至凝固点以下，水就会冻结，这样就会出现不希望的效果，即，会损坏在燃料电池堆中的电解质膜，或者会延长发电装置的起动时间。
针对此问题，2000年日本专利局公开的特许公开2000-315514公开了一种用于燃料电池发电装置的防冻设备。当发电装置在低温下终止工作时，该设备把在发电装置的水路径中的水收集到箱中；当发电装置重新启动时，该装置把高温蒸汽提供给水路径以解冻留在水路径中的冻结水。
发明内容
然而，这种原有技术设备消耗了大量的能量以解冻冻结的水，并且水收集机构使得发电装置的结构过于复杂。
2001年日本专利局公开的特许公开2001-15139公开了一种设备，该设备向水箱中添加防冻剂例如甲醇，这样用于加热燃料电池发电装置中的燃料和氧化剂的水就不会冻结。当利用此水箱中的水加湿燃料或氧化剂时，在水加湿燃料或氧化剂之前用加热器对水进行加热以蒸发掉防冻剂，这样影响燃料电池发电的防冻剂就不会与燃料或氧化剂混合。然后，蒸发后的防冻剂在冷却器中冷却液化，重新循环至水箱。
但在此设备中，防冻剂局限于加湿燃料和氧化剂的水。这种设备加热防冻剂以使其蒸发，但如果该设备用于防止大量再循环水的冻结，例如防止发电设备中的冷却水的冻结，就要消耗了大量的能量以使水蒸发。
因此，本发明的目的是以低能量消耗防止在燃料电池发电装置中水的冻结。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于在燃料电池发电装置中形成的水循环路径的防冻设备，该燃料电池发电装置由燃料电池堆产生能量。该设备包括：防冻剂释放/再生机构，该机构用于把防冻剂释放到水循环路径中以及在水循环路径中再生防冻剂；传感器，检测燃料电池堆是否工作；以及可编程控制器。
对此可编程控制器进行编程，当燃料电池堆不工作时控制释放/再生机构把防冻剂释放到水循环路径中，当燃料电池堆工作时控制释放/再生机构以再生已经扩散到水循环路径中的防冻剂。
本发明还提供一种防冻设备，该设备包括防冻剂释放/再生机构，用于：当水循环路径的水温不高于预定温度时，把防冻剂释放到水循环路径中；当水循环路径的水温高于预定温度时，再生水循环路径中的防冻剂。
在说明书的剩余部分和附图中表示出了本发明的详细内容以及其它特点和优点。
附图说明
图1是根据本发明的燃料电池发电装置的水循环设备的示意性截面图。
图2是描述由根据本发明的控制器执行防冻剂扩散和再生的程序的流程图。
图3A，3B是描述根据本发明在水循环过程中防冻剂浓度和燃料电池输出电压之间关系的时序图。
图4类似于图1，但表示本发明的第二实施例。
图5类似于图1，但表示本发明的第三实施例。
图6类似于图1，但表示本发明的第四实施例。
图7类似于图1，但表示本发明的第五实施例。
图8类似于图1，但表示本发明的第六实施例。
具体实施方式
参考附图1，车用燃料电池发电装置从由聚合物电解质燃料电池制成的燃料电池堆4产生电能。燃料电池堆4通过在从空气路径6供应到阴极2的氧和从燃料路径7供应到阳极3的富氢气体中的氢之间的反应产生能量。由燃料电池堆4产生的能量被提供到电动机23。还用于借助电路对二次电池14充电，未示出。
燃料电池堆4包括冷却水路径1，用于吸收由于发电产生的热量。
水循环路径5连接到冷却水路径1。水循环路径5是经过冷却水路径1的封闭回路。泵8，箱9，三通阀17和离子去除过滤器10设置在水循环路径5的中路。
泵8对在冷却水路径1的水循环路径5下游的水进行加压并把水供应到箱9。箱9是密封型，这样就通过泵8的工作对箱9的内部进行加压，在此压力下箱9中的水通过水循环路径5进行循环。离子去除过滤器10是这样一种过滤器，该过滤器除去溶解在通过水循环路径5循环的冷却水中的杂质，三通阀17是这样一种阀，该阀选择性地把水从水循环路径5引入离子去除过滤器17或绕过离子去除过滤器17的旁路19。根据来自控制器18的改变信号进行三通阀17的改变。
在箱9中安装防冻剂释放/再生机构40。防冻剂释放/再生机构40包括安装在箱9的水中的电极11，12、开关13和二次电池14。
防冻剂是预先混合在箱9的水中的氢氧化钠。氢氧化钠在水中以离子状态存在。当从二次电池14经过开关13提供电压以使电极12成为正极、电极11成为负极时，水中的钠阳离子聚集在负极11的周围。由于这种聚集，防冻剂释放/再生机构40储存了防冻剂。另一方面，当终止了向电极11，12施加电压时，钠离子与再循环水混合，并释放到水循环路径5。在此状态下，如果再把电压施加到电极11，12，循环水中的钠离子重新聚集在电极11周围，这样流过水循环路径5的物质是纯水。
开关13根据控制器18的的连接信号分别把二次电池14的正极连接到电极12、把二次电池的负极连接到电极11。也会根据控制器18的中断信号断开这些连接。
在水中氢氧化钠防冻剂以离子状态存在。因此，当能量提供给电极11，12时，钠阴离子吸附到负极11。
当电压施加于电极11，12时，在负极11的表面上产生氢气，在正极12的表面上产生氧气。用于释放氢气的管道15和用于释放氧气的管道16连接到箱9，所产生的氢气和氧气释放到箱9的外部，这样这些气体就不增加箱9内的压力。各管道15，16的一端分别在箱9中延伸，以便从上面覆盖电极11，12，另一端在箱9中弯成L形，该L形弯折朝着箱9的外部打开。
控制器18根据燃料电池堆4的运行状态操纵三通阀17和开关13。此处，燃料电池堆4的运行状态可分成运行、起动和停止状态。可以利用安培计20根据燃料电池堆4的输出电流检测出燃料电池堆4的运行。可以利用安培计22根据从二次电池14向起动电路21提供的电流检测出燃料电池堆4的起动，此起动电路21包括压缩机或加热器。
当由安培计20，22检测出的电流值均为零时，燃料电池堆4停止运行；当由安培计20检测出的电流值为零而通过安培计22检测出的电流不为零时，燃料电池堆4起动；当由安培计20，22检测出的电流均不为零时，燃料电池堆4运行。此处，燃料电池堆4的运行表示燃料电池堆4产生电功率。
当燃料电池已经停止时，控制器18中断开关13，这样电压就不施加于电极11，12。当电压不施加于电极11，12时，阴极11失去了其吸收钠离子的能力，停留在阴极11周围的钠离子通过冷却水扩散。当燃料电池堆4的运行停止时，泵8在开关13中断之后继续运行一小段时间，促进了钠离子向冷却水的扩散。根据控制器18的运行信号，泵8持续着来自二次电池14的供应电流。此时，三通阀17保持在把冷却水引向旁路19的位置。由于此操作，防冻剂扩散到全部水循环路径5和燃料电池堆4中的冷却水路径1，这样，即使在泵8停止运行之后，水循环路径5和冷却水路径1中的水也不轻易冻结。并且，由于冷却水不经过离子去除过滤器10，因此钠离子不会由离子去除过滤器10除去。
当燃料电池堆4起动时，控制器18运行泵8并施加电压到电极11，12。由于此操作，冷却水通过水循环路径5循环，在循环过程中冷却水中的钠离子吸附到箱9中的负极11，并在负极11附近增多。因此，防冻剂可以在短时间内从冷却水中再生。与此同时，三通阀17保持在把冷却水引入旁路19的位置。
当燃料电池堆4从起动转换至运行，控制器18持续运行泵8并施加电压到电极11，12，三通阀17改变为把冷却水引向离子去除过滤器10的位置。在此情况下，钠离子已经在阴极11的周围聚集起来，并且不含在冷却水中。因此，离子去除过滤器10不减少钠离子。
当燃料电池堆4起动时，把电压施加于电极11，12，由此执行操作以使冷却水中的钠离子再生，仅当燃料电池堆4运行时冷却水才经过离子去除过滤器10，把通过离子去除过滤器10去除的离子减至最少。此操作防止了防冻剂的损失，在保持离子去除过滤器10的性能方面起到明显效果。
接下来，参照图2，通过流程图描述由控制器18进行上述控制程序。无论燃料电池堆4的运行、起动和停止，此程序以10毫秒的间隔进行。
首先，在步骤S1中，控制器18确定安培计20的检测电流值是否为零。当安培计20的检测电流值为零时，在步骤S2中，确定安培计22的检测电流值是否为零。
当在步骤S2中安培计22的检测电流值为零时，燃料电池堆4处于停止状态。在此情况下，在步骤S3中，确定从安培计20的检测电流值为零时开始是否已经过去了预定时间。这种判断是用于确定燃料电池堆4是否刚刚停止产生能量的值。此预定时间优选设定为几分钟。
如果预定时间没有过去，在步骤S6中，泵8运行，三通阀17保持在把冷却水引向旁路19的位置，开关13关闭使得电压不施加于电极11、12。由于此项操作，停留在电极11周围的钠离子通过水循环路径5和燃料电池堆4中的冷却水路径1扩散。
在预定时间过去之后，在步骤S7中，泵8的运行停止，三通阀17保持在把冷却水引向旁路19的位置，开关13处于关闭状态。
另一方面，当在步骤S2中安培计22的检测电流值不为零时，表示发电装置起动。在此情况下，在步骤S6中，控制器18运行泵8，让三通阀处于把冷却水引向旁路19的位置，打开开关13以便把电压施加于电极11、12。由于此项操作，当发电装置起动时，冷却水通过水循环路径5循环，钠离子吸附到在箱9中的负极11上，该箱9沿着水循环路径的中路，防冻剂从冷却水中再生。
当在步骤S1中安培计20的检测电流值不为零时，燃料电池堆4已经开始运行。在此情况下，在步骤S4中，控制器18运行泵8，让三通阀17处于把冷却水引向离子去除过滤器10的位置，打开开关13使电压施加于电极11、12。
由于此项操作，从水循环路径5向燃料电池堆4内部的冷却水路径1提供纯水。
在执行步骤S4-S7任意一步之后，控制器18终止该程序。
参照图3A、3B，在燃料电池堆4停止运行的同时，在冷却水中防冻剂的浓度保持在高值，因此防止了冷却水的凝固。当燃料电池堆4起动时，负极11从冷却水中再生防冻剂，这样在冷却水中的防冻剂即钠离子的浓度急剧下降。因此，当在起动后的运行开始时，在冷却水中的防冻剂浓度保持为零。当燃料电池堆4停止运行时，吸附到负极11的钠离子释放到冷却水中，这样在冷却水中的钠离子浓度急剧增加。因而，可以根据燃料电池堆4的运行状态的要求进行冷却水中防冻剂的释放和再生，可以在不消耗大量能量的条件下防止发电装置的冻结。同样，通过增加或降低施加于电极11、12的电压，可以调节对于防冻剂再生所需的时间。
在此实施例中，氢氧化钠用作防冻剂，但也可以采用离解在水中并降低水的凝固点的有机或无机物质作为防冻剂。
在此实施例中，开关13把二次电池14连接到电极11，12，但是也可以用冷凝器代替二次电池14。并且，在包括多个燃料电池堆的发电装置中，也可以通过开关13从已经开始提供能量的另一个燃料电池堆向电极11，12提供电流。
此外，作为更简单的例子，燃料电池堆4可以经过开关13连接到电极11，12，利用由已经开始运行的燃料电池堆4产生的能量向电极11，12的施加电压。在此情况下，当燃料电池堆4起动时电压不能施加于电极11，12，但在燃料电池堆4开始产生能量之后，防冻剂可以在短时间内再生。
在此实施例中，设置了离子去除过滤器10和三通阀17，但是这些也可以忽略。在此情况下，在步骤S4-S7中三通阀17的操作是不必要的。
接下来，参照图4描述本发明的第二实施例。
在此实施例中，电磁铁20代替电极11，12设置在箱9中作为防冻剂释放/再生机构40。电磁铁20经过开关13连接到二次电池14。采用不溶解于水中的磁性材料的细颗粒代替氢氧化钠作为防冻剂。细颗粒的结构降低了凝固点，这是因为这些细颗粒与水的相互作用引起的水的相变。具有此性能的细颗粒的例子是多孔细颗粒、具有表面缺陷的细颗粒以及涂覆有具有亲水基团和疏水基团的材料的细颗粒。
此处，以铁作为主要成分并且直径为1微米(μm)的磁性细颗粒用作防冻剂。
当燃料电池堆起动时，泵8运行，开关13打开，由二次电池14向电磁铁20施加能量。由于磁力作用，当在水循环路径5中循环的冷却水中的磁性颗粒经过箱9时，施加有能量的电磁铁20吸附在冷却水中分散的磁性细颗粒。结果，从冷却水中除去细磁性颗粒。当燃料电池堆4运行时，开关13也处于打开状态，细磁性颗粒吸附在电磁铁20的表面。因此，利用降低水凝固点的磁性材料细颗粒和电磁铁20取代具有离解性能的防冻剂和电极11，12进行防冻剂的扩散和分离。
在此实施例中，由控制器18执行的防冻剂扩散和再生程序与第一实施例中图2的程序一致。
接下来，参考图5描述本发明的第三实施例。
在此实施例中，作为离解物质的氯化钠用作防冻剂，在箱9中填充具有温度响应的聚合物聚合体30代替第一实施例的电极11，12作为防冻剂释放/再生机构40。
温度响应聚合物采用通过分子模板(template)聚合方法、对以n-异丙基丙烯酰胺为主要成分的聚合物材料进行处理而获得的分子基体(matrix)。此温度响应聚合物具有根据温度改变其高位(high-order)结构的性能，即，在低温下膨胀，在高温下收缩。
当冷却水处于低温，氯化钠以离子形式溶解在冷水中。在箱9中形成聚合体30的温度响应聚合物的分子基体膨胀，这样氯化钠离子就自由地穿过该聚合体。当冷却水的温度升高时，分子基体收缩，这样，流入箱9中的冷却水中的氯化钠粒子就被俘获，聚合体30胶凝。
以此方式，聚合体30从冷却水中收集构成防冻剂的氯化钠离子，并根据温度将它们释放到冷却水中。
此温度相变发生在大约30摄氏度(℃)的范围内。当冷却水温度降至此温度以下时，聚合体30的温度响应聚合物的分子基体再一次膨胀，这样保持在其中的氯化钠离子再一次释放到冷却水中。
在此实施例中，电能没有提供给聚合体30，这样用于防冻剂再生和释放所消耗的能量基本上为零。此外，没有采用开关13，因此不必控制开关13，控制器18仅需要控制泵8的运行和三通阀17的改变。
也可以采用其它材料代替n-异丙基丙烯酰胺分子基体作为温度响应聚合物。具体而言，可以采用具有温度响应聚合物和其它聚合物的化合物结构的聚合物或凝胶、或者其中温度响应聚合物精心制作在细颗粒表面上的材料。
接下来，参照图6描述本发明的第四实施例。
在此实施例中，箱9由可透过膜50分为腔室9A，9B，取代第一实施例的电极11，12作为防冻剂释放/再生机构40。箱9的入口和出口都面向腔室9A。阀51和加压机构52另外设置在箱9和三通阀17之间。此处，辅助泵用作加压机构52。可透过膜50例如包括由聚酰胺或纤维素制成的薄膜。防冻剂包括具有分子大小的材料，这样，该材料在特定压力以上穿过可透过膜50，但在特定压力以下不穿过可透过膜50。
在此实施例中，当燃料电池堆4起动或运行时，由于泵8运行，因此冷却水以预定压力在水循环路径5中循环。由于此压力，防冻剂从腔室9A到达腔室9B，在冷却水中的防冻剂再生到腔室9B。
再生防冻剂的速率取决于冷却水的压力。当燃料电池堆4起动时，泵8运行，可通过关闭阀51提高腔室9A中的压力，从而增加防冻剂再生速率。选择性地，通过打开阀51和由加压机构52提高再循环冷却水的压力，也可以提高防冻剂再生速率。不一定需要同时提供阀51和加压机构52，通过仅提供其中之一也能改变防冻剂再生速率。
接下来，参考图7描述本发明的第五实施例。
在此实施例中，电透析器62设置在正极60和负极61之间作为防冻剂释放/再生机构40。防冻剂是具有离解基团例如盐、醇或糖的物质。
电透析器62具有多个腔室62A-62E，这些腔室通过交替设置的两个阴离子交换膜69和两个阳离子膜68分开。
最靠近负极61设置阳离子膜68之一，最靠近正极60设置阴离子膜69之一。
水供应路径5连接到电透析器62，这样在水循环路径5中的冷却水就穿过腔室62B，62D。冷却水不供应到腔室62A，62C，62D。
当引入电透析器62的冷却水经过腔室62B，62D时，由于在正极60和负极61之间的电位差，使得冷却水中的阴离子吸附到正极60，冷却水中的阳离子吸附到负极61。因此，阴离子从腔室62B经阴离子交换膜68流入腔室62A。同样，阳离子经阳离子交换膜69流入腔室62C。从腔室62D，阴离子经阴离子交换膜69流入腔室62C，阳离子经阳离子交换膜68流入腔室62E。
经过腔室62A，62C形成包括防冻箱64和防冻泵65的防冻剂循环路径63，作为防冻剂释放/放出机构40部分。此外，设置阀67A，此阀把防冻箱64中的防冻剂提供给电透析器62的水循环路径5上游；设置阀67B，此阀把防冻剂提供给电透析器62的水循环路径5下游。
当燃料电池堆4停止时，电压没有提供给电极60，61，打开阀67A，67B，运行防冻泵65把防冻箱64中的防冻剂释放到水循环路径。由于电压没有提供给电极60，61，经过电透析器62的冷却水在没有分离防冻剂的情况下通过腔室62B，62D。
当燃料电池堆4起动时，关闭阀67，67B，打开开关13，把电压提供给电极60，61。结果，来自腔室62B的阴离子进入腔室62A，阳离子进入腔室63C。并且，来自腔室62D的阳离子进入腔室62A，阴离子进入腔室62C。结果，防冻剂从冷却水中分离出来。由箱64经过防冻剂循环路径63再生。以除去防冻剂的纯水从腔室62B，62D供应到水循环路径5。在由防冻箱64再生防冻剂之后，燃料电池堆4起动。在燃料电池堆4运行的同时不需要向电极60，61施加电压。
当防冻箱64的容量大时，可以省去防冻泵65。反之，通过设置防冻泵65，防冻箱64可以做得小一些。
当燃料电池堆4停止时，当防冻泵65运行时，负电压施加于正极60，正电压施加于负极62，防冻剂可从腔室62A，62B，62E供应到腔室62B，62D的冷却水。
如果此操作把防冻剂提供给水循环路径5，可以省去阀67A，67B。
在此实施例中，利用两个阴离子交换膜69和两个阳离子交换膜68形成五个腔室62A-6E，但电透析器62的腔室数量也可以根据需要设定，只要离子交换膜的总数是偶数，也就是说腔室的数量为奇数。
接下来，参照图8描述本发明的第六实施例。
在此实施例中，释放/再生机构40具有以下结构。
具体而言，以与第四实施例同样的方式把箱9分成两个腔室9A，9B。水循环路径5连接到腔室9A。第二水循环路径73连接到腔室9B。在第二水循环路径73中，设置泵72和防冻剂主释放/再生机构71。
防冻剂主释放/放出机构71具有与在第一至第五实施例的任意一例中的释放/放出机构40相同的结构。
当燃料电池堆4停止时，防冻剂主释放/再生结构71把防冻剂提供给第二水循环路径73中的水。结果，在腔室9A，9B中的防冻剂之间的浓度差升高，来自腔室9B的防冻剂经过可透过膜50进入腔室9A。
另一方面，当燃料电池堆4起动时，防冻剂主释放/再生机构71再生已扩散到第二水循环路径73中的防冻剂。结果，由于在腔室9B中防冻剂浓度低于腔室9A，来自腔室9A的防冻剂经过可透过膜50流入腔室9B。作为此项操作的结果，通过防冻剂主释放/再生机构71同样再生了水循环路径5中的防冻剂。在水循环路径5中的防冻剂再生完成之后，执行燃料电池堆4的运行。
在此实施例中，防冻剂主释放/再生机构71代替循环路径5设置在第二水循环路径73中，这样循环路径5就不会受到防冻剂主释放/再生机构71压力损失的影响。因此，优点在于，冷却水的压力不受防冻剂释放/再生操作的影响。
在此引入申请日为2002年2月8日的特许公开2002-32392的内容作为参考。
虽然以上参照本发明的特定实施例描述了本发明，但本发明并不限于上述实施例。根据上述技术，本领域的普通技术人员可以对上述实施例进行修改和变化。
例如，上述实施例涉及在燃料电池堆4中冷却水的防冻。但是，本发明并不限于在燃料电池堆4中的冷却水，也可以应用于燃料电池发电装置所用的任何循环水的防冻，包括在上述特许公开2001-15139中所描述的对水进行循环以加湿燃料或氧化剂的再循环回路。
申请的工业领域
如上所述，根据本发明，可以根据燃料电池堆的运行状况利用小的能量消耗重复进行防冻剂向水循环路径中的释放和防冻剂从水循环路径的再生。因此，当本发明应用于驱动车辆的燃料电池发电装置时，具有尤为显著的效果。
要求独占性和特权的本发明的实施例限定在权利要求书中。

Claims (16)

1.一种用于水循环路径(5)的防冻设备，此设备形成在由燃料电池堆(4)产生能量的燃料电池发电装置中，其特征在于：
防冻剂释放/再生机构，用于把防冻剂释放到水循环路径(5)中和在水循环路径(5)中再生防冻剂；
第一装置(18)，用于控制释放/再生机构(40)，以便当燃料电池堆(4)不工作时(S4)，把防冻剂扩散到水循环路径(5)中；以及
第二装置(18)，用于控制释放/再生机构(40)，以便当燃料电池堆(4)工作时(S6，S7)，再生已扩散到水循环路径(5)中的防冻剂。
2.根据权利要求1限定的防冻设备，其中所述设备进一步包括检测燃料电池堆(4)是否工作的传感器(20)，以可编程控制器(18)的形式提供第一装置(18)和第二装置(18)，该可编程控制器编程为：控制释放/再生机构(40)，从而当燃料电池堆(4)不工作时(S4)，把防冻剂释放到水循环路径(5)中；以及控制释放/再生机构(40)，从而当燃料电池堆(4)工作时，再生已扩散到水循环路径(5)中的防冻剂(S6，S7)。
3.根据权利要求1或2限定的防冻设备，其中防冻剂包括离解为阳离子和阴离子的物质。
4.根据权利要求3限定的防冻设备，其中释放/再生机构(40)包括在水中的一对相对电极(11，12)、在电极(11，12)之间施加电压的电源(40)以及对电源(14)在电极(11，12)之间施加电压进行控制的开关(13)，可编程控制器(18)进一步编程为：控制开关(13)，使得当燃料电池堆(4)不工作时(S6，S7)，电源(14)不在电极(11，12)之间施加电压；并控制开关(13)，使得当燃料电池堆(4)工作时(S4)时，电源(14)在电极(11，12)之间施加电压。
5.根据权利要求4限定的防冻设备，其中所述设备进一步包括检测燃料电池堆(4)是否起动的传感器(22)，控制器(18)进一步编程为控制开关(13)，从而当燃料电池堆(4)起动时，电源(14)在电极(11，12)之间施加电压(S5)。
6.根据权利要求5限定的防冻设备，其中燃料电池发电装置进一步包括：用于起动燃料电池堆(4)的起动电路(21)，该起动电路由电源(14)提供的电能进行操作；和检测燃料电池堆(4)是否起动的传感器(22)，该传感器包括检测从电源(14)提供给起动电路(21)的电流的安培计(22)。
7.根据权利要求4限定的防冻设备，其中所述设备进一步包括路径(15，16)，该路径释放电极(11，12)产生的气体，该气体是由于电源(14)在电极(11，12)之间施加电压所引起的。
8.根据权利要求2限定的防冻设备，其中所述设备进一步包括在水循环路径(5)中再循环水的泵(8)，控制器(18)进一步编程为：控制泵(8)以便当燃料电池堆(4)不工作并且从燃料电池堆(4)停止工作开始已经过去预定时间时停止运行，同时控制泵(8)以便在其它情况下(S4-S6)保持运行。
9.根据权利要求3所限定的防冻设备，其中释放/再生机构(40)包括阴离子交换膜(69)、面向阴离子交换膜(69)的第一腔室(62A)、阳离子交换膜(68)、面向阳离子交换膜(68)的第二腔室(62E)、面向阴离子交换膜(69)和阳离子交换膜(68)的第三腔室(62B-62D)、借助阴离子交换膜(69)吸附在第三腔室(62B-62D)的水中所含的阴离子的正极(60)、借助阳离子交换膜(68)吸附在第三腔室(9B-9D)的水中所含的阳离子的负极(61)以及在正极(11)和负极(12)之间施加电压的电源(14)。
10.根据权利要求2限定的防冻设备，其中检测燃料电池堆(4)是否工作的传感器(20，22)包括安培计(20)，该安培计检测从燃料电池堆(4)输出的电流。
11.根据权利要求1或2限定的防冻设备，其中防冻剂包含降低水的熔点的磁性材料细颗粒，释放/放出机构(40)包括：电磁铁(20)，该电磁铁在通过水循环路径(5)循环的水上施加磁力；和电源(14)，该电源把激励电流提供给电磁铁(20)。
12.根据权利要求1或2限定的防冻设备，其中释放/再生机构(40)包括面向水循环路径(5)中的水的可透过膜(50)、通过可透过膜(50)与水循环路径(5)中的水分隔开的腔室(9B)、以及对在水循环路径(5)中的水施加压力的加压设备(8，51，52)，防冻剂包括根据压力穿过可透过膜(50)的材料。
13.根据权利要求12限定的防冻设备，其中释放/再生机构(40)进一步包括：连接到腔室(9B)的第二水循环路径(73)；主释放/再生机构(71)，用于把防冻剂释放到第二水循环路径(73)中和再生第二水循环路径(73)中扩散的防冻剂；以及泵(72)，对在第二水循环路径(73)中的水进行加压。
14.根据权利要求4任意一项限定的防冻设备，其中电源(14)包括二次电池(14)，该电池由燃料电池堆(4)产生的电能充电。
15.一种用于水循环路径(5)的防冻设备，所述设备形成在由燃料电池堆(4)产生能量的燃料电池发电装置中，其特征在于：
防冻剂释放/再生机构(30)，用于，当水循环路径(5)的水温不高于预定温度时把防冻剂释放到水循环路径(5)中；以及当水循环路径(5)的水温高于预定温度时再生水循环路径(5)中的防冻剂。
16.根据权利要求15的防冻设备，其中防冻剂释放/再生机构(30)包括聚合物材料的分子基体聚合体(30)，当水温不高于预定温度时该聚合物材料膨胀，当水温高于预定温度时该聚合物材料收缩，水循环路径(5)设置为穿过聚合体(30)。
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