CN218867165U - 燃料电池低温冷启动系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种燃料电池低温冷启动系统，其中该系统包括：氢气燃烧换热装置和蓄电池接入控制装置；氢气燃烧换热装置包括燃烧器、热交换器和通气管道，通气管道接入燃料电池；热交换器包裹在通气管道外侧，燃烧器与热交换器连通；所述燃烧器用于燃烧氢气产生热量，以加热贯穿热交换器的通气管道中的气体，加热后的气体对燃料电池进行加热；蓄电池接入控制装置包括蓄电池，蓄电池与燃料电池串联，蓄电池用于向燃料电池放电，以使燃料电池的阴极电解析出氢气，经过化学反应放热。本实用新型可以控制燃料电池内部温度，提高燃料电池低温冷启动成功率，延长燃料电池寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及燃料电池低温冷启动系统。
背景技术
本部分旨在为权利要求书中陈述的本实用新型实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
目前燃料电池无任何辅助设备的情况下，如果不进行结构的特殊设计基本上只能在0摄氏度以上才能冷启动成功。燃料电池在无特殊处理或辅助工具的情况中，在低于0℃的工作环境下，阴极侧反应生成的水易结冰导致催化层、扩散层堵塞，阻碍反应的进行，并且水结冰产生的体积变化也会对膜电极组件的结构产生破坏，降低燃料电池性能。现有技术中没有针对该问题的解决方案。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种燃料电池低温冷启动系统，用以提高燃料电池进气口温度，快速提高系统温度，保证燃料电池低温冷启动成功率，该系统包括：氢气燃烧换热装置和蓄电池接入控制装置；其中，
氢气燃烧换热装置包括燃烧器(1)、热交换器(2)和通气管道(11)，通气管道(11)接入燃料电池(16)；热交换器(2)包裹在通气管道(11)外侧，燃烧器(1)与热交换器(2)连通；所述燃烧器(1)用于燃烧氢气产生热量，以加热贯穿热交换器(2)的通气管道(11)中的气体，加热后的气体对燃料电池(16)进行加热；
蓄电池接入控制装置包括蓄电池(17)，蓄电池与燃料电池(16)串联，蓄电池(17)用于向燃料电池(16)放电，以使燃料电池(16)的阴极电解析出氢气，经过化学反应放热。
本实用新型实施例中，燃料电池低温冷启动系统包括：氢气燃烧换热装置和蓄电池接入控制装置；其中，氢气燃烧换热装置包括燃烧器、热交换器和通气管道，通气管道接入燃料电池；热交换器包裹在通气管道外侧，燃烧器与热交换器连通；所述燃烧器用于燃烧氢气产生热量，以加热贯穿热交换器的通气管道中的气体，加热后的气体对燃料电池进行加热；蓄电池接入控制装置包括蓄电池，蓄电池与燃料电池串联，蓄电池用于向燃料电池放电，以使燃料电池的阴极电解析出氢气，经过化学反应放热。与现有技术相比，通过燃烧器燃烧氢气，产生热量加热热交换器中的气体；加热后的气体对燃料电池进行加热；通过蓄电池向燃料电池放电，电解析出氢气，通过化学反应放热；从而通过在接入蓄电池的同时进行氢气燃烧传热，增加保温绝热壳，不仅提高进气口气体温度，使燃料电池升温更快，更均匀，还可以防止燃料电池内外温度交换外部，维持燃料电池工作所需的正常温度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本实用新型实施例中燃料电池低温冷启动系统的结构示意图；
图2为本实用新型实施例中氢气燃烧换热装置的结构示意图；
图3为本实用新型实施例中氢燃料电池的原理示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
图1为本实用新型实施例中燃料电池低温冷启动系统的结构示意图，包括：氢气燃烧换热装置101和蓄电池接入控制装置102；其中，
氢气燃烧换热装置101包括燃烧器1、热交换器2和通气管道11，通气管道11接入燃料电池16；热交换器2包裹在通气管道11外侧，燃烧器1与热交换器2连通；
蓄电池接入控制装置102与燃料电池16串联，蓄电池接入控制装置包括蓄电池17；
氢气燃烧换热装置101用于：在燃料电池16低温冷启动时，在燃烧器1内点燃氢气，其中，燃烧的氢气经过热交换器2时，加热通气管道11中的气体，其中，加热后的通气管道11中的气体进入燃料电池16，对燃料电池16内部结构进行加热；
蓄电池接入控制装置102用于：在加热后的气体对燃料电池16内部结构进行加热时，接入蓄电池17，所述接入后的蓄电池17向燃料电池16放电，在燃料电池16阴极电解析出氢气，所述氢气与氧气反应放出热量，达到燃料电池16的工作温度。
具体地，氢气燃烧换热装置101通过通气管道11与燃料电池16连接，燃料电池16与蓄电池17连接，保温密封装置102包裹在燃料电池16外侧。
图2为本实用新型实施例中氢气燃烧换热装置的结构示意图。
在一个实施例中，氢气燃烧换热装置还包括燃烧控制阀门3；
燃烧器1设有氢气道10，燃烧控制阀门3设置于氢气道10，所述氢气道10用于通过燃烧控制阀门3将氢气送入燃烧器1。
具体地，氢气燃烧换热装置启动时，燃烧控制阀门3开启，向氢气道10输送氢气；氢气燃烧换热装置关闭时，燃烧控制阀门3关闭，停止向氢气道10输送氢气。
在一实施例中，所述燃烧器1还包括氢燃烧喷口4；
所述氢燃烧喷口4朝向热交换器2，用于向热交换器2输送燃烧热量。
在一实施例中，氢气燃烧换热装置还包括排气口5、风机6、烟囱7、进气口8；
其中，
所述排气口5连接燃烧器1，用于排出氢气燃烧产生的废气；
所述风机6连接排气口5，用于从排气口5抽取燃烧产生的废气；
所述烟囱7连接风机6，用于排出风机6抽取的废气；
所述进气口8连接燃烧器1，用于向燃烧器1输送空气。
在一实施例中，氢气燃烧换热装置还包括保温材料9；
所述保温材料9包裹在燃烧器1和通气管道11外侧，用于隔绝燃烧器1和通气管道11内外温度。
具体地，氢气燃烧换热装置从氢气道10通入氢气，开启燃烧控制阀门3，从氢燃烧喷口4释放氢气并点燃，在燃烧器1中燃烧，加热热交换器2包裹的通气管道11中的气体；氢气燃烧时，风机6开启，从排气口5抽取氢气燃烧产生的废气，并从烟囱7排出抽取的废气，进气口8向燃烧器1输送燃烧所需的空气，并通过外层保温材料9隔绝燃烧器1内外温度。
在一实施例中，通气管道11包括第一通气管道12和第二通气管道13；
第一通气管道12，用于向燃料电池输送氢气；
第二通气管道13，用于向燃料电池输送氧气；
所述燃烧控制阀门3与所述第一通气管道12连通；
所述燃烧控制阀门3具体用于：在打开时，将第一通气管道12中的氢气输送至氢气道10。
在一实施例中，燃料电池低温冷启动系统还包括保温密封装置103，所述保温密封装置包围在燃料电池16外侧。
在一实施例中，保温密封装置包括保温密封外壳14；
所述保温密封外壳14包裹在燃料电池16外侧，用于隔绝燃料电池16内外温度。
在一实施例中，保温密封装置还包括多个可控风口15；
所述多个可控风口15连通保温密封外壳14内外侧，用于控制燃料电池16内外空气流量。
具体地，通过保温密封外壳14减少燃料电池16启动过程中温度流失，燃料电池16成功启动后，通过保温密封外壳14上的多个可控风口15控制燃料电池16的内外空气流量，进而控制燃料电池16的内部温度。
在一实施例中，蓄电池接入控制装置还包括控制开关18；
所述控制开关18连接蓄电池17和燃料电池16；
所述控制开关18用于控制蓄电池17和燃料电池16接通或断开。
蓄电池接入控制装置用于：在加热后的气体对燃料电池内部结构进行加热时，使控制开关18闭合，接入蓄电池。
图3为本实用新型实施例中氢燃料电池的原理示意图。
在一实施例中，燃料电池还包括催化剂19；
所述催化剂19与燃料电池16阴极连接，用于催化阴极电解产生的氢气与空气反应。
具体地，在加热后气体进入燃料电池16时，闭合控制开关18，燃料电池16的阴极和蓄电池17的负极电解出氢气，所述电解出的氢气与催化剂19反应放出热量，提高燃料电池温度。
具体地，燃料电池16还可以包括氢气入口、氢气出口、氧气入口、水出口和质子交换膜；氢气通过第一通气管道12进入燃料电池，氢气中的氢离子通过质子交换膜穿透到阴极侧，借助催化剂与氧气反应，生成水并释放热量。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种燃料电池低温冷启动系统，其特征在于，包括：氢气燃烧换热装置和蓄电池接入控制装置；其中，
氢气燃烧换热装置包括燃烧器(1)、热交换器(2)和通气管道(11)，通气管道(11)接入燃料电池(16)；热交换器(2)包裹在通气管道(11)外侧，燃烧器(1)与热交换器(2)连通；所述燃烧器(1)用于燃烧氢气产生热量，以加热贯穿热交换器(2)的通气管道(11)中的气体，加热后的气体对燃料电池(16)进行加热；
蓄电池接入控制装置包括蓄电池(17)，蓄电池与燃料电池(16)串联，蓄电池(17)用于向燃料电池(16)放电，以使燃料电池(16)的阴极电解析出氢气，经过化学反应放热。
2.如权利要求1所述的燃料电池低温冷启动系统，其特征在于，氢气燃烧换热装置还包括燃烧控制阀门(3)；
燃烧器(1)设有氢气道(10)，燃烧控制阀门(3)设置于氢气道(10)，所述氢气道(10)用于通过燃烧控制阀门(3)将氢气送入燃烧器(1)。
3.如权利要求2所述的燃料电池低温冷启动系统，其特征在于，通气管道(11)包括第一通气管道(12)和第二通气管道(13)；
第一通气管道(12)，用于向燃料电池(16)输送氢气；
第二通气管道(13)，用于向燃料电池(16)输送氧气/空气；
所述氢气道(10)与所述第一通气管道(12)连通。
4.如权利要求2所述的燃料电池低温冷启动系统，其特征在于，所述燃烧器(1)还包括氢燃烧喷口(4)；
所述氢燃烧喷口(4)朝向热交换器(2)，用于向热交换器(2)输送燃烧热量。
5.如权利要求1所述的燃料电池低温冷启动系统，其特征在于，所述氢气燃烧换热装置还包括排气口(5)、风机(6)、烟囱(7)、进气口(8)；其中
所述排气口(5)连接燃烧器(1)，用于排出氢气燃烧产生的废气；
所述风机(6)连接排气口(5)，用于从排气口(5)抽取燃烧产生的废气；
所述烟囱(7)连接风机(6)，用于排出风机(6)抽取的废气；
所述进气口(8)连接燃烧器(1)，用于向燃烧器(1)输送空气。
6.如权利要求1所述的燃料电池低温冷启动系统，其特征在于，所述氢气燃烧换热装置还包括保温材料(9)；
所述保温材料(9)包裹在燃烧器(1)和通气管道(11)外侧，用于隔绝燃烧器(1)和通气管道(11)内外温度。
7.如权利要求1所述的燃料电池低温冷启动系统，其特征在于，还包括保温密封装置；其中，
所述保温密封装置包围在燃料电池(16)外侧。
8.如权利要求7所述的燃料电池低温冷启动系统，其特征在于，保温密封装置包括保温密封外壳(14)；
所述保温密封外壳(14)包裹在燃料电池(16)外侧，用于隔绝燃料电池(16)内外温度。
9.如权利要求8所述的燃料电池低温冷启动系统，其特征在于，保温密封装置还包括多个可控风口(15)；
所述多个可控风口(15)连通保温密封外壳(14)内外侧，用于控制燃料电池(16)内外空气流量。
10.如权利要求1所述的燃料电池低温冷启动系统，其特征在于，所述蓄电池接入控制装置还包括控制开关(18)；
所述控制开关(18)连接蓄电池(17)和燃料电池(16)；
所述控制开关(18)用于控制蓄电池(17)和燃料电池(16)接通或断开。
11.如权利要求1所述的燃料电池低温冷启动系统，其特征在于，所述燃料电池还包括催化剂(19)；
所述催化剂(19)与燃料电池(16)阴极连接，用于催化阴极电解产生的氢气与空气反应。
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