TWI385847B - Stage fuel cell system for loading system components and methods thereof - Google Patents

Description

階段載入系統組件之燃料電池系統及其方法

本發明係關於一種燃料電池系統之設計，特別是指一種階段載入系統組件之燃料電池系統及其方法。

燃料電池(Fuel Cell)系統係一種藉著電化學反應，直接利用含氫燃料和空氣產生電力的系統。由於燃料電池組具有低污染、高效率、高能量密度等優點，故成為近年來各國研發和推廣的對象。

燃料電池系統中之燃料電池組在反應時，其性能與各項操作條件，例如：溫度、濕度、氫氣流量、空氣流量...等皆息息相關。以溫度條件而言，必需使燃料電池組維持在適合的工作溫度下才能使其保持在較佳的運作效能。

可見燃料電池組的工作溫度對其性能有著十分顯著的影響。溫度過低時，燃料電池組的性能會惡化；溫度升高時，雖然有利於提高燃料電池組的運作性能，但是若溫度過高也會使燃料電池組的性能變差。因此，保持燃料電池組內部的熱平衡，使其在一定的溫度範圍內工作是極其重要的。

在現有的技術之下，為了使燃料電池組維持在合適的工作溫度下，一般會利用氣冷式或液冷式的方式。液冷式燃料電池系統的冷卻方式一般是利用冷卻循環管路來進行，藉由將一冷卻液導入燃料電池組中以吸收燃料電池工作時所產生之熱量，並將冷卻液經由冷卻循環管路循環至散熱降溫 用的系統組件進行散熱降溫，再讓低溫的冷卻液流回至燃料電池組中，使冷卻液不停地循環以降低燃料電池組的工作溫度。

然而，燃料電池組雖然在工作時溫度會逐漸升高，但在燃料電池系統啟動時，初期燃料電池組溫度仍低，需要一段時間暖機後，溫度才會升高至合適的工作溫度。但燃料電池系統在一開始啟動運作時，冷卻液即已循環於冷卻循環管路中，透過系統組件發揮散熱降溫的功效。在此種情況下，使燃料電池組溫度上升的速度受到了影響，而緩慢地升溫至適合的工作溫度，增加了燃料電池系統暖機所需花費的時間。

緣此，本發明之一目的在於提供一種階段載入系統組件之燃料電池系統及其方法，使燃料電池系統能快速升溫到達適合的工作溫度，縮短暖機時所需花費的時間。

本發明之另一目的即是提供一種階段載入系統組件之方法，使燃料電池系統在運作時可不予以載入部分的系統組件，直至需要時才將系統組件分階段地載入運作。

本發明之另一目的即是提供一種階段載入系統組件之方法，使燃料電池系統在運作時可分多階方式載入系統組件，增加了應用上多重的選擇性。

本發明所採用之技術手段係包括有一燃料電池組、一連接在燃料電池組空氣入口之空氣供應源、一連接在燃料電池組氫氣入口之氫氣供應源、至少一連接於燃料電池組冷卻液出口與入口之間之冷卻循環管路，以及至少一設置於該管路中之系統組件；而冷卻循環管路中包括有一路徑切換單元，此單元具有一連通於燃料電池組冷卻液出口之共同端、一經由一旁通管路而連通於燃料電池組冷卻液入口之第二路徑端及一連通於冷卻循環管路之第一路徑端。

在啟動燃料電池系統，並使燃料電池組之冷卻液循環於冷卻循環管路後，藉由將感測所得之冷卻液溫度值與一預設溫度值進行比較，以當冷卻液之溫度值未達預設溫度值時，可將路徑切換單元之共同端與第二路徑端形成通路，使冷卻液流經第二路徑端與旁通管路而循環回至燃料電池組之冷卻液入口；直至冷卻液之溫度值超過預設溫度值時，將路徑切換單元之共同端與第一路徑端形成通路，使至少一部份之冷卻液流經第一路徑端、冷卻循環管路與系統組件，而循環回至燃料電池組之冷卻液入口。

經由本發明所採用之技術手段，可調節燃料電池系統中冷卻液的循環路徑，使冷卻液可選擇性地不進行循環或繞過系統組件而直接循環回至燃料電池組中，直至需要時才將系統組件載入運作，使冷卻液流經系統組件進行散熱降溫。 此應用在燃料電池系統啟動時的初期，可使燃料電池組快速升溫到達適合的工作溫度，縮短暖機時所需花費的時間。

再者，階段載入系統組件之方法分成多階，更可讓控制單元使冷卻液依比例分配至不同管路中，或是利用設置旁通管路以及輔助路徑切換單元增加可選擇的路徑，以適應更多不同情況下的需求，使得在控制及應用上的彈性極大。

本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及附呈圖式作進一步之說明。

請參閱第1圖所示，係本發明第一實施例之系統架構圖。如圖所示，燃料電池系統100中至少包括有一燃料電池組1，其藉由氫氣與氧氣之電化學反應，可產生電源輸出。燃料電池組1具有一空氣入口11、一空氣出口12、一氫氣入口13、一氫氣出口14、一冷卻液出口15及一冷卻液入口16。

燃料電池組1反應時所需之氧氣由一空氣供應源2所供應，而在本實施例中係為一鼓風裝置；藉由鼓風裝置將空氣引入至一加濕器21中，使其進行濕度調節後，由燃料電池組1之空氣入口11送入，經反應後由空氣出口12排出。

燃料電池組1反應時所需之氫氣係由一氫氣供應源3所供應，而在本實施例中係為一儲氫罐；氫氣供應源3所供應之氫氣經由一快速接頭31、一壓力調節閥32、一電磁閥33後，由燃料電池組1之氫氣入口13送入，經反應後由燃料電池組1之氫氣出口14排出。而在燃料電池組1之氫氣 入口13與氫氣出口14間連接有一氫氣循環器34，用以將自氫氣出口14所排出之氫氣回收循環送入燃料電池組1中，使其產生流動效果，藉以提高電化學反應的性能，讓氫氣的反應效率增加。

在燃料電池組1之冷卻液出口15與冷卻液入口16之間連接有至少一冷卻循環管路R1，而冷卻循環管路R1中設置有至少一系統組件；在本實施例中，系統組件包括有一水套4及一熱交換器5。燃料電池系統100在正常運作情況下，由燃料電池組1之冷卻液出口15所送出之冷卻液C經由一水泵浦6帶動，自冷卻循環管路R1循環回至燃料電池組1之冷卻液入口16，並藉由系統組件將流經冷卻循環管路R1之冷卻液C予以散熱降溫。

水套4包覆氫氣供應源3，其具有一流入口41及一流出口42，流入口41連通於燃料電池組1之冷卻液出口15，而流出口42則連接於熱交換器5。由於氫氣供應源3在釋放氫氣時會吸收熱量而變冷，因此在設計時會將燃料電池組1反應後熱的冷卻液C送到水套4中，藉由流經水套4之冷卻液C提供氫氣供應源3供應氫氣時所需吸收之熱量，以維持供應氫氣的速率；另一方面亦使冷卻液C達到散熱降溫的目的。當然，水套4所提供之散熱降溫效果有限，亦可以在設計時不使用水套4或是不經過水套4(如第4圖所示)，而改採其他的設計，端看實際使用上的需求。

熱交換器5用以對冷卻液C進行熱交換，其設置有一散熱風扇51及一溫度感測單元52；散熱風扇51用以加強 熱交換器5的散熱效果；溫度感測單元52用以感測熱交換後冷卻液C之溫度值Te，並將該溫度值Te傳送至一控制單元8，而使控制單元8可據以調節熱交換器5及散熱風扇51之散熱效果。熱交換器5亦可以是散熱水箱或其他的組件，用以將流經冷卻循環管路R1之冷卻液C予以散熱降溫後，經由水泵浦6而循環回至燃料電池組1中。同樣地，在設計時亦可省略熱交換器5，而只設置水套4或其他的系統組件，端看實際應用上的需求。

冷卻循環管路R1設置有一路徑切換單元7，其具有一共同端71、一第一路徑端72及一第二路徑端73。其中共同端71係連通於燃料電池組1之冷卻液出口15，第一路徑端72經由一冷卻循環管路R1連通至水套4之流入口41，第二路徑端73經由一旁通管路R2而連通至燃料電池組1之冷卻液入口16。

當然，亦可將路徑切換單元7設置於冷卻循環管路R1中的其他位置，像是將其連接在水套4之流出口42與熱交換器5之間(如第5圖所示)。若燃料電池系統中只有熱交換器5而沒有水套4時，則可直接將路徑切換單元7連接在燃料電池組1之冷卻液出口15與熱交換器5之間。

另外，本實施例中，路徑切換單元7電性連接有一控制單元8，該控制單元8包括有一溫度感測單元81、一處理單元82及一記憶單元83。溫度感測單元81用以感測冷卻液C之溫度值T，而處理單元82電性連接溫度感測單元81及記憶單元83，用以依據溫度感測單元81所感測到冷卻液 C之溫度值T經判斷後，產生一控制信號S1以控制該路徑切換單元7；記憶單元83儲存有至少一預設溫度值T0，其可由使用者自行定義更新，亦可同時於記憶單元83中儲存多個預設溫度值。

請參閱第2圖所示，係為本發明第一實施例之控制流程圖之一，其係顯示燃料電池系統100依據預設溫度值T0而實施階段載入系統組件之方法，並請同時配合前述第1圖對本發明第一實施例之控制流程圖作一說明如下：

首先，啟動燃料電池系統100，由空氣供應源2將空氣供應至燃料電池組1之空氣入口11，以供應燃料電池組1反應時所需之氧氣；同時，由氫氣供應源3將氫氣供應至燃料電池組1之氫氣入口13，以供應燃料電池組1反應時所需之氫氣(步驟101)。接著，使燃料電池組1之冷卻液C循環於冷卻循環管路R1(步驟102)。

當冷卻液C經由水泵浦6帶動而自燃料電池組1之冷卻液出口15送出時，藉由控制單元8之溫度感測單元81感測冷卻液C之溫度值T(步驟103)，以判斷燃料電池組1目前的工作溫度。接著，由控制單元8之處理單元82將溫度感測單元81所感測到冷卻液C之溫度值T與儲存在記憶單元83中之預設溫度值T0進行比較(步驟104)，然後判別冷卻液C之溫度值T與預設溫度值T0之大小？(步驟105)。

當冷卻液C之溫度值T未達預設溫度值T0時(即T<T0)，由控制單元8之處理單元82產生一控制信號S1至路徑切換單元7，使路徑切換單元7之共同端71與第二路徑端73之間形成 通路，讓冷卻液C流向第二路徑端73與旁通管路R2(步驟106)。如此可讓燃料電池組1在未達工作溫度之前，繞過系統組件(即水套4及熱交換器5)而不進行散熱降溫的動作，以使燃料電池組1快速升溫到達適合的工作溫度，縮短系統暖機的時間。

直至冷卻液C之溫度值T超過預設溫度值T0時(即T>T0)，則控制單元8使路徑切換單元7之共同端71與第一路徑端72之間形成通路，使至少一部分之冷卻液C流向第一路徑端72、冷卻循環管路R1與系統組件(步驟107)。亦即讓冷卻液C流經水套4及熱交換器5進行散熱降溫，可使燃料電池組1維持在適合的工作溫度下。接著，冷卻液C經水泵浦6後流向燃料電池組1之冷卻液入口16循環回至燃料電池組1中(步驟108)，使冷卻液C於燃料電池組1中吸收其熱量後，再由燃料電池組1之冷卻液出口15送出而進行週而復始的循環。

請參閱第3圖所示，係為本發明第一實施例控制流程圖之二，其係顯示燃料電池系統100可依據預設之一第一預設溫度值T1及一第二預設溫度值T2而實施階段載入系統組件之方法，並請同時配合前述第1圖對本發明第一實施例之控制流程圖作一說明如下：

本發明所採用多種階段載入系統組件之方法，係利用冷卻液C之溫度值T是否高於預設之第一預設溫度值T1或第二預設溫度值T2之關係，可將燃料電池系統100分成三個階段的載入方式。首先，啟動燃料電池系統100，分別將空氣供應至燃料電池組1之空氣入口11，而將氫氣供應至燃料電 池組1之氫氣入口13(步驟201)。接著，使燃料電池組1之冷卻液C循環於冷卻循環管路R1(步驟202)。

當冷卻液C自燃料電池組1之冷卻液出口15送出時，由控制單元8之溫度感測單元81感測冷卻液C之溫度值T(步驟203)後，傳送至控制單元8之處理單元82中。而處理單元82將此冷卻液C之溫度值T與第一預設溫度值T1及第二預設溫度值T2進行比較(步驟204)。然後分別判斷冷卻液C之溫度值T與第一預設溫度值T1及第二預設溫度值T2之大小？(步驟205)。接著進行如下的判別與運作：

1.當冷卻液C之溫度值T未達第一預設溫度值T1時(即T<T1)，由控制單元8之處理單元82產生一控制信號S1至路徑切換單元7中，將路徑切換單元7之共同端71與第二路徑端73形成通路，使冷卻液C流向第二路徑端73與旁通管路R2(步驟206)。

2.當冷卻液C之溫度值T介於第一預設溫度值T1與一第二預設溫度值T2之間時(即T2>T>T1)，則控制單元8依據冷卻液C之溫度值T之大小將路徑切換單元7之共同端71同時與第一路徑端72及第二路徑端73形成通路，使冷卻液C以一預定之比例分流至第一路徑端72、冷卻循環管路R1與系統組件，以及第二路徑端73與旁通管路R2(步驟207)。亦即依據冷卻液溫度值T來調節冷卻液C流經水套4及熱交換器5進行散熱降溫的量，提供一種過渡時期的散熱效果。

3.當冷卻液C之溫度值T超過第二預設溫度值T2時(即T2<T) ，則控制單元8將路徑切換單元7之共同端71與第一路徑端72形成通路，使冷卻液C全部流經第一路徑端72、冷卻循環管路R1與系統組件(步驟208)，亦即使冷卻液C完全流經水套4及熱交換器5進行散熱降溫。

最後，冷卻液C同樣經由水泵浦6流向燃料電池組1之冷卻液入口16循環回至燃料電池組1中(步驟209)，使冷卻液C於燃料電池組1中吸收熱量後，再由燃料電池組1之冷卻液出口15送出而進行週而復始的循環。

雖然在本實施例中，路徑切換單元7具有第一路徑端72及第二路徑端73，藉由路徑切換單元7之共同端71與第一路徑端72及第二路徑端73的連通與否？而可選擇性地使冷卻液C流向第一路徑端72、冷卻循環管路R1與系統組件，或者流向第二路徑端73與旁通管路R2。但於實際應用時，路徑切換單元7亦可以只具有第一路徑端72，而不需具有第二路徑端73，單純藉由路徑切換單元7之共同端71與第一路徑端72的連通與否，即可達到階段載入系統組件的目的。

此外，路徑切換單元7在本實施例中係由控制單元8所控制，但於實際應用時，亦可直接應用物理方式來設計路徑切換單元7，使其不需藉由電控方式即能達到依據預設溫度值T0來達到階段載入系統組件的目的。

所述應用之物理方式，例如：材料透水性、物體熱脹冷縮、物質相變化...等。而應用這些物理方式的設計，例如：(1)利用特殊化學材料薄膜在不同溫度下的透水性差異來調節冷卻液通過的程度、(2)利用單一金屬的熱脹冷縮現象 來開啟或關閉管路、(3)利用將不同熱膨脹係數的雙金屬片結合，使之因溫度變化而有不同的彎曲，進而達到路徑切換的作用、以及(4)利用物質在不同溫度時所發生的相變化，藉由不同物態(例如：固態、液態、氣態)下的體積差異來開啟或關閉管路，進而達到路徑切換的作用...等。

請參閱第4圖所示，係本發明第二實施例之系統架構圖。此實施例燃料電池系統100a之系統架構大致上與前述第一實施例相同，故相同之構件乃標示以相同之元件編號以資對應，而整體系統的運作方式與上述的內容相同，故不再贅述。其差異在於：燃料電池系統100a中，冷卻循環管路R1’不經過水套4來散熱降溫，路徑切換單元7係連接於燃料電池組1之冷卻液出口15及熱交換器5之間，而本實施例亦可應用於不使用水套4的燃料電池系統中。另外，亦可將水套4連結於燃料電池組1之冷卻液出口15與入口16之間，而形成另一冷卻循環管路，其上亦可設置一路徑切換單元(如第6圖所示)；或者，不設置路徑切換單元亦可。

請參閱第5圖所示，係本發明第三實施例之系統架構圖。此實施例燃料電池系統100b之系統架構大致上與前述第一實施例相同，故相同之構件乃標示以相同之元件編號以資對應，而整體系統的運作方式與上述的內容相同，故不再贅述。其差異在於：燃料電池系統100b中，路徑切換單元7’係連接在水套4之流出口42與熱交換器5之間，其共同端71’係連通於水套4之流出口42，第一路徑端72’經由冷卻循環管路R1”連通至熱交換器5，第二路徑端73’經由一 旁通管路R2’連通至燃料電池組1之冷卻液入口16。

請參閱第6圖所示，係本發明第四實施例之系統架構圖。此實施例燃料電池系統100c之系統架構大致上與前述第一實施例相同，故相同之構件乃標示以相同之元件編號以資對應，而整體系統的運作方式與上述的內容相同，故不再贅述。其差異在於：燃料電池系統100c中，係包括二條冷卻循環管路R1a、R1b。

其中一條冷卻循環管路R1a藉由水套4來進行散熱降溫，該管路上設置有一路徑切換單元7a，由控制單元8之處理單元82所產生之控制信號S1a所控制。路徑切換單元7a之共同端71a係連接在燃料電池組1之冷卻液出口15，第一路徑端72a經由冷卻循環管路R1a連通至水套4之流入口41，第二路徑端73a經由一旁通管路R2a連通至燃料電池組1之冷卻液入口16。

另一條冷卻循環管路R1b則藉由熱交換器5來進行散熱降溫，該管路上亦設置有一路徑切換單元7b，由控制單元8之處理單元82所產生之控制信號S1b所控制。路徑切換單元7b之共同端71b係連接在燃料電池組1之冷卻液出口15，第一路徑端72b經由冷卻循環管路R1b連通至熱交換器5，第二路徑端73b經由一旁通管路R2b連通至燃料電池組1之冷卻液入口16。藉由二個路徑切換單元7a、7b並聯運作，可依不同的需要載入不同的系統組件。

請參閱第7圖所示，係本發明第五實施例之系統架構圖。此實施例燃料電池系統100d之系統架構大致上與前述第一 實施例相同，故相同之構件乃標示以相同之元件編號以資對應，而整體系統的運作方式與上述的內容相同，故不再贅述。其差異在於：燃料電池系統100d中，更包括有一輔助路徑切換單元9。

輔助路徑切換單元9係設置於冷卻循環管路R1上，其具有一共同端91、一第三路徑端92及一第四路徑端93。該輔助路徑切換單元9之共同端91係連通於水套4之流出口42，而第三路徑端92連接於熱交換器5，其第四路徑端93係經由一輔助旁通管路R3而連通於燃料電池組1之冷卻液入口16。輔助路徑切換單元9同樣電性連接於控制單元8之處理單元82，而處理單元82則依據冷卻液C之溫度值T，藉一控制信號S2以控制輔助路徑切換單元9。

當輔助路徑切換單元9之共同端91與第四路徑端93形成通路時，冷卻液C則經由水套4、第四路徑端93與輔助旁通管路R3而循環回至燃料電池組1之冷卻液入口16，而不經由熱交換器5，提供燃料電池系統100d部份的散熱降溫效果，同時也提供了氫氣供應源3供應氫氣時所需吸收之熱量；直至到達一預設溫度值T3時，則導通第三路徑端92而載入熱交換器5進行散熱降溫後，經由水泵浦6而將冷卻液C循環回至燃料電池組1中。如此可使燃料電池系統100d具有多種階段載入系統組件的方式，增加控制及應用上的選擇性。

由以上之實施例可知，本發明所提供之階段載入系統組件之燃料電池系統及其方法確具產業上之利用價值，故本 發明業已符合專利之要件。惟以上之敘述僅為本發明之較佳實施例說明，凡精於此項技藝者當可依據上述之說明而作其它種種之修飾與改良，惟這些改變仍屬於本發明之發明精神及以下所界定之專利範圍中。

100、100a、100b、100c、100d‧‧‧燃料電池系統

1‧‧‧燃料電池組

11‧‧‧空氣入口

12‧‧‧空氣出口

13‧‧‧氫氣入口

14‧‧‧氫氣出口

15‧‧‧冷卻液出口

16‧‧‧冷卻液入口

2‧‧‧空氣供應源

21‧‧‧加濕器

3‧‧‧氫氣供應源

31‧‧‧快速接頭

32‧‧‧壓力調節閥

33‧‧‧電磁閥

34‧‧‧氫氣循環器

4‧‧‧水套

41‧‧‧流入口

42‧‧‧流出口

5‧‧‧熱交換器

51‧‧‧散熱風扇

52‧‧‧溫度感測單元

6‧‧‧水泵浦

7、7’、7a、7b‧‧‧路徑切換單元

71、71’、71a、71b‧‧‧共同端

72、72’、72a、72b‧‧‧第一路徑端

73、73’、73a、73b‧‧‧第二路徑端

8‧‧‧控制單元

81‧‧‧溫度感測單元

82‧‧‧處理單元

83‧‧‧記憶單元

9‧‧‧輔助路徑切換單元

91‧‧‧共同端

92‧‧‧第三路徑端

93‧‧‧第四路徑端

C‧‧‧冷卻液

R1、R1’、R1”、R1a、R1b‧‧‧冷卻循環管路

R2、R2’、R2a、R2b‧‧‧旁通管路

R3‧‧‧輔助旁通管路

S1、S1a、S1b、S2‧‧‧控制信號

T、Te‧‧‧溫度值

T0、T3‧‧‧預設溫度值

T1‧‧‧第一預設溫度值

T2‧‧‧第二預設溫度值

第1圖係本發明第一實施例之系統架構圖；第2圖係本發明第一實施例之控制流程圖之一；第3圖係本發明第一實施例之控制流程圖之二；第4圖係本發明第二實施例之系統架構圖；第5圖係本發明第三實施例之系統架構圖；第6圖係本發明第四實施例之系統架構圖；第7圖係本發明第五實施例之系統架構圖。

100‧‧‧燃料電池系統

1‧‧‧燃料電池組

11‧‧‧空氣入口

12‧‧‧空氣出口

13‧‧‧氫氣入口

14‧‧‧氫氣出口

15‧‧‧冷卻液出口

16‧‧‧冷卻液入口

2‧‧‧空氣供應源

21‧‧‧加濕器

3‧‧‧氫氣供應源

31‧‧‧快速接頭

32‧‧‧壓力調節閥

33‧‧‧電磁閥

34‧‧‧氫氣循環器

4‧‧‧水套

41‧‧‧流入口

42‧‧‧流出口

5‧‧‧熱交換器

51‧‧‧散熱風扇

52‧‧‧溫度感測單元

6‧‧‧水泵浦

7‧‧‧路徑切換單元

71‧‧‧共同端

72‧‧‧第一路徑端

73‧‧‧第二路徑端

8‧‧‧控制單元

81‧‧‧溫度感測單元

82‧‧‧處理單元

83‧‧‧記憶單元

C‧‧‧冷卻液

R1‧‧‧冷卻循環管路

R2‧‧‧旁通管路

S1‧‧‧控制信號

T、Te‧‧‧溫度值

T0‧‧‧預設溫度值

Claims (18)

1. 一種階段載入系統組件之燃料電池系統，包括：一燃料電池組，具有一空氣入口、一氫氣入口、一冷卻液入口及一冷卻液出口；一空氣供應源，連接於該燃料電池組之空氣入口，用以供應反應時所需之氧氣；一氫氣供應源，連接於該燃料電池組之氫氣入口，用以供應反應時所需之氫氣；至少一冷卻循環管路，連接於該燃料電池組之冷卻液出口與冷卻液入口之間，用以使自該冷卻液出口所送出之冷卻液經由該至少一冷卻循環管路循環回至該冷卻液入口；至少一系統組件，設置於該至少一冷卻循環管路中，用以將流經該至少一冷卻循環管路之冷卻液予以散熱降溫；至少一路徑切換單元，設置於該至少一冷卻循環管路中，具有一共同端及一第一路徑端，其中該共同端係連通於該燃料電池組之冷卻液出口，該第一路徑端係連通於該至少一冷卻循環管路，直至該冷卻液之溫度值超過一預設溫度值時，該至少一路徑切換單元之共同端係與該第一路徑端形成通路，使至少一部份之冷卻液經由該第一路徑端、該至少一冷卻循環管路與該至少一系統組件而循環回至該燃料電池組之冷卻液入 口。
2. 如申請專利範圍第1項所述之階段載入系統組件之燃料電池系統，其中該至少一路徑切換單元更包括有一第二路徑端，該第二路徑端係經由一旁通管路連通於該燃料電池組之冷卻液入口，在該冷卻液之溫度值未達該預設溫度值時，該至少一路徑切換單元之共同端係與該第二路徑端形成通路，使該冷卻液經由該第二路徑端與該旁通管路而循環回至該燃料電池組之冷卻液入口。
3. 如申請專利範圍第1項所述之階段載入系統組件之燃料電池系統，其中該氫氣供應源係為一儲氫罐。
4. 如申請專利範圍第1項所述之階段載入系統組件之燃料電池系統，其中該至少一系統組件係包括一熱交換器。
5. 如申請專利範圍第4項所述之階段載入系統組件之燃料電池系統，其中該路徑切換單元係連接於該燃料電池組之冷卻液出口與該熱交換器之間。
6. 如申請專利範圍第4項所述之階段載入系統組件之燃料電池系統，其中該系統組件更包括有一水套，包覆該氫氣供應源，該水套具有一流入口及一流出口，該流入口連接於該燃料電池組之冷卻液出口，該流出口連接於該 熱交換器或該燃料電池組之冷卻液入口，藉由流經該水套之冷卻液提供該氫氣供應源供應氫氣時所需吸收之熱量。
7. 如申請專利範圍第6項所述之階段載入系統組件之燃料電池系統，其中該路徑切換單元係連接於該燃料電池組之冷卻液出口與該水套之流入口之間。
8. 如申請專利範圍第6項所述之階段載入系統組件之燃料電池系統，其中該路徑切換單元係連接於該水套之流出口與該熱交換器之間。
9. 如申請專利範圍第6項所述之階段載入系統組件之燃料電池系統，更包括有一輔助路徑切換單元，設置於該至少一冷卻循環管路中，具有一共同端及一第三路徑端，其中該共同端係連通於該水套之流出口，該第三路徑端係連接於該熱交換器。
10. 如申請專利範圍第9項所述之階段載入系統組件之燃料電池系統，其中該輔助路徑切換單元更包括有一第四路徑端，該第四路徑端係經由一輔助旁通管路連通於該燃料電池組之冷卻液入口。
11. 如申請專利範圍第1項所述之階段載入系統組件之燃料 電池系統，其中該至少一系統組件係包括一水套，包覆該氫氣供應源，該水套具有一流入口及一流出口，該流入口連接於該燃料電池組之冷卻液出口，該流出口連接於該燃料電池組之冷卻液入口，藉由流經該水套之冷卻液提供該氫氣供應源供應氫氣時所需吸收之熱量。
12. 如申請專利範圍第11項所述之階段載入系統組件之燃料電池系統，其中該路徑切換單元係連接於該燃料電池組之冷卻液出口與該水套之流入口之間。
13. 如申請專利範圍第1項所述之階段載入系統組件之燃料電池系統，其中該路徑切換單元更電性連接有一控制單元，該控制單元包括：一溫度感測單元，用以感測該冷卻液之溫度值；一記憶單元，用以儲存該預設溫度值；一處理單元，電性連接該溫度感測單元及該記憶單元，用以依據該溫度感測單元所感測到該冷卻液之溫度值據以控制該路徑切換單元。
14. 一種燃料電池系統階段載入系統組件之方法，該燃料電池系統包括有一燃料電池組、一空氣入口、一氫氣入口、一冷卻液出口、一冷卻液入口、至少一連接於該冷卻液出口與該冷卻液入口之間之冷卻循環管路、以及至少一設置於該冷卻循環管路中之系統組件，該冷卻循環管路 中包括有至少一路徑切換單元，該路徑切換單元具有一連通於該燃料電池組之冷卻液出口之共同端及一連通於該冷卻循環管路之第一路徑端，該方法包括下列步驟：(a)啟動該燃料電池系統，將空氣供應至該燃料電池組之空氣入口，及將氫氣供應至該燃料電池組之氫氣入口；(b)使該燃料電池組之冷卻液循環於該冷卻循環管路；(c)感測該冷卻液之溫度值；(d)將該冷卻液之溫度值與預設溫度值進行比較；(e)直至該冷卻液之溫度值超過該預設溫度值時，將該路徑切換單元之共同端與該第一路徑端形成通路，使至少一部份之該冷卻液流向該第一路徑端、該冷卻循環管路與該系統組件。
15. 如申請專利範圍第14項所述之燃料電池系統階段載入系統組件之方法，其中步驟(d)之後更包括當該冷卻液之溫度值未達該預設溫度值時，將該路徑切換單元之共同端與該路徑切換單元之第二路徑端形成通路，經由一旁通管路連通於該燃料電池組之冷卻液入口，使該冷卻液流向該第二路徑端與該旁通管路之步驟。
16. 如申請專利範圍第14項所述之燃料電池系統階段載入系統組件之方法，其中步驟(d)之後更包括依據該冷卻液之溫度值之大小，將該路徑切換單元之共同端同時與該 第一路徑端及該路徑切換單元之另一第二路徑端形成通路，使該冷卻液以一預定比例分流至該第二路徑端與一旁通管路，以及該第一路徑端、該冷卻循環管路與該系統組件之步驟。
17. 如申請專利範圍第14項所述之燃料電池系統階段載入系統組件之方法，其中步驟(e)中，係包括將該至少一路徑切換單元之共同端與該第一路徑端形成通路，使該冷卻液全部流向該第一路徑端、該至少一冷卻循環管路與該至少一系統組件。
18. 如申請專利範圍第14項所述之燃料電池系統階段載入系統組件之方法，其中步驟(e)之後，更包括將該冷卻液送回至該燃料電池組之冷卻液入口，進行循環之步驟。