CN203800126U - 可在低温环境下启动的燃料电池系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型可在低温环境下启动的燃料电池系统，包括：燃料电池系统；氢源与空气压缩机，氢源与空气压缩机分别与燃料电池系统连接；排氢电磁阀，排氢电磁阀通过氢气路与燃料电池系统连接；其中排氢电磁阀的出气口和燃料电池系统的出气口与排气口连接；以及加热棒，加热棒设置在排氢电磁阀内。本实用新型可在低温环境下启动的燃料电池系统通过加热棒迅速将电磁阀内的已经凝结的固态冰融化，之后通过空气压缩机压缩后的热空气给电磁阀保温防止电堆生成的液态水或高温湿气在通过低温的电磁阀时再次冷凝结冰。通过加热棒的加热能够迅速的融冰，之后通过空气压缩机的热气加热有效的利用了热量降低了加热功耗，最终实现快速、低功耗启动的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车电磁阀加热技术，特别是一种可在低温环境下启动的燃料电池系统。
背景技术
燃料电池系统越来越广泛地用作各种应用中的电源。人们还建议将燃料电池系统取代内燃机（ICE）用到机动车辆中。团体聚合物电解质薄膜（PEM）燃料电池包括夹在阳极和阴极之间的薄膜。为了通过电化学反应产生电力，就要向阳极供应氢（H2），向阴极供应氧（O2）。
在第一个半电池反应中，氢H2在阳极分解，产生氢质子H+和电子e-。薄膜是质子导电性和介电性的。因此，质子传递过薄膜，而电子却流过横跨薄膜连接的电力负载。在第二个半电池反应中，氧O2在阴极与质子H+发生反应，同时获取电子e-生成水H2O。
客户希望汽车能在冰点以下的气候条件下工作。对于燃料电池在寒冷气候下的操作而言，燃料电池系统中的液态和气态水走主要问题。冷却系统一般采用去离子水。工作过程中，燃料电池堆裁增湿系统和阴极上产生的水一般可以保证停顿时间（dwe11time）内几乎所有的燃料电池堆我部件内都有液态或气态水。在一个大气压下温度低于0℃时，水结成冰，它会阻塞燃料电池堆的流动通道。这些阻塞物发生膨胀，会损坏燃料电池堆裁和／或使得冷却和增湿系统不能工作。
在现有的燃料电池辅助系统中，排氢电磁阀用于控制氢气的排放。当燃料电池在冰点以下启动时，排氢电磁阀由于温度过低极易结冰，导致冷启动无法顺利打开，影响燃料电池的性能，必须在燃料电池启动前对其进行加热处理，否则将无法保证燃料电池系统正常工作。目前国内外针对上述问题还没有提出很好的解决方法。尽管已有研究集中于燃料电池系统冷启动的操作与方法，但也仅限于对燃料电池冷启动的考虑，未充分考虑到排氢电磁阀的冷凝问题，无法保证冷启动时排氢电磁阀的顺利打开。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种解决燃料电池汽车在低温环境下启动时排氢电磁阀易发生由于结冰等造成的电磁阀打开失效，以及燃料电池系统启动不成功等问题的可在低温环境下启动的燃料电池系统。
为解决上述技术问题，本实用新型可在低温环境下启动的燃料电池系统，包括：燃料电池系统；
氢源与空气压缩机，所述氢源与所述空气压缩机分别与所述燃料电池系统连接；
排氢电磁阀，所述排氢电磁阀通过氢气路与所述燃料电池系统连接；其中所述排氢电磁阀的出气口和所述燃料电池系统的出气口与排气口连接；以及
加热棒，所述加热棒设置在所述排氢电磁阀内。
优选的，所述空气压缩机外设一气路直接与所述排氢电磁阀的进气口连接。
优选的，所述氢源为储氢瓶。
本实用新型可在低温环境下启动的燃料电池系统通过加热棒迅速将排氢电磁阀内的已经凝结的固态冰融化，之后通过空气压缩机压缩后的热空气给电磁阀保温防止电堆生成的液态水或高温湿气在通过低温的电磁阀时再次冷凝结冰。通过加热棒的加热能够迅速的融冰，之后通过空气压缩机的热气加热有效的利用了热量降低了加热功耗，最终实现快速、低功耗的目的。
附图说明
图1为本实用新型可在低温环境下启动的燃料电池系统原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型可在低温环境下启动的燃料电池系统作进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型当燃料电池汽车在冰点以下启动时，通过安装于排氢电磁阀内的电加热棒的热传导以及空压机后端压缩后的热空气对流，使粘结堵塞的排氢电磁阀迅速打开。在启动后如有需要维持加热，可选择性的开启电加热棒、空压机、或是二者同时使用。
通过对排氢电磁阀的加热措施，有效地防止了燃料电池系统在冰点以下启动时排氢电磁阀由于结冰等造成的电磁阀打开失效，以及导致的燃料电池系统启动不成功，有效地解决了燃料电池系统在低温环境下启动电磁阀的问题。另外，通过加热棒的加热能够迅速的融冰，通过空气压缩机的热气加热有效的利用了热量降低了加热功耗，最终实现快速、低功耗的目的。
以上已对本实用新型创造的较佳实施例进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型创造精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (3)
1.可在低温环境下启动的燃料电池系统，其特征在于，包括：
燃料电池系统；
氢源与空气压缩机，所述氢源与所述空气压缩机分别与所述燃料电池系统连接；
排氢电磁阀，所述排氢电磁阀通过氢气路与所述燃料电池系统连接；其中所述排氢电磁阀的出气口和所述燃料电池系统排气口连接；以及
加热棒，所述加热棒设置在所述排氢电磁阀内。
2.根据权利要求1所述的可在低温环境下启动的燃料电池系统，其特征在于，所述空气压缩机外设一气路直接与所述排氢电磁阀的进气口连接。
3.根据权利要求1所述的可在低温环境下启动的燃料电池系统，其特征在于，所述氢源为储氢瓶。
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