专利名称：燃料电池电堆零度以下环境快速启动的实验方法
技术领域：
本发明属于燃料电池技术领域，尤其涉及燃料电池堆及模块在零度以下环境低温启动技术。
背景技术：
车用燃料电池的运行环境既有寒冷的冬季环境，也有较热的夏季环境，所以车用燃料电池必需有较强的环境适应性，尤其能够在寒冷的冬季正常启动和运行。现有技术中车载燃料电池低温启动主要通过保温或其他辅助措施，保证燃料电池低温启动。如 US5175975和US6815103采用对整个燃料电池系统进行隔热保温的方法，保证燃料电池在低温环境下启动运行；US6777115采用提供热空气方法，使MEA及其它部件温度提高，然后进行低温环境下启动。现有技术的不足是方法大多需要采用辅助设施和增加消耗辅助功耗，因此影响了其移动性能，同时增加了燃料电池系统的附加成本。

发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中燃料电池电堆低温启动时间长，甚至低温启动失败问题，设计的一种燃料电池电堆无外加辅助能源的条件下，在零度以下环境快速启动的实验方法。为了实现上述目的，本发明的技术方案是燃料电池电堆零度以下环境快速启动的实验方法，实验装置包括燃料电池电堆、 燃料电池测试平台、冷却循环水泵、冷却液循环水箱和低温试验箱，燃料电池电堆分别与燃料电池测试平台、冷却循环水泵和冷却液循环水箱相连，燃料电池测试平台的负载为电子负载，燃料电池电堆、冷却循环水泵和冷却液循环水箱置于低温试验箱内，其特征在于所述方法为在不进行冷却循环的条件下进行启动燃料电池电堆加载放电，当燃料电池电堆内部温度达到规定温度值后，开启冷却循环水泵，所述方法包括以下步骤1)将低温试验箱稳度保持在0°C -20°C，向燃料电池电堆的空气腔和氢气腔通入的反应气体，进行加载放电，使燃料电池电堆启动；2)将燃料电池测试平台的电子负载按照设定的加载斜率对燃料电池电堆加载放电；3)测试燃料电池电堆内部温度，在燃料电池电堆内部温度达到10°C 40°C时开启冷却循环水泵；4)燃料电池电堆循环水入口温度达到0°C以上，启动完成。本发明所述一种燃料电池电堆零度以下环境快速启动的实验方法，其特征在于所述设定的加载斜率为IA 8A/s，最佳为2 4A/s。本发明具有如下优点方法简单、启动速度快、无须消耗辅助能源。本发明通过在不启动循环水泵条件下进行加载放电，利用电堆产生的热量提升电堆的温度，利用电堆内部温度控制何时启动冷却循环水泵，进行冷却液循环，确保了电堆在无冷却液循环下电堆内部温度不会出现飞温现象，确保启动安全，本发明为燃料电池电堆在寒冷冬天环境中快速启动和正常运行提供了实验方法，从而推动车用燃料电池产业化的发展。


本发明共有3张附图，其中图1是燃料电池电堆低温启动流程图2是电堆启动过程中电堆平均性能和最低节性能变化图3是燃料电池电堆启动过程中电堆内部温度变化图中1、燃料电池电堆2、低温实验箱3、燃料电池测试平台4、冷却循环水泵5、 冷却循环水箱
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。以15节燃料电池电堆为例，作实验说明。实验装置包括燃料电池电堆1、燃料电池测试平台3、低温试验箱2、冷却循环水泵4和冷却循环水箱5，燃料电池电堆分别与燃料电池测试平台3、冷却循环水泵4和冷却循环水箱5相连，燃料电池测试平台3的负载为电子负载，燃料电池电堆1、冷却循环水泵4和冷却循环水箱5置于低温试验箱2内。实验方法如下1、将15节燃料电池电堆放入低温实验箱前进行吹扫除水处理；2、将吹扫后的燃料电池电堆1、冷却循环水泵4和冷却循环水箱5放入低温实验箱2中，接通燃料电池电堆1与燃料电池测试平台3中的负载、反应气进出管路的连接，接通燃料电池电堆1与循环水泵4和冷却液循环水箱5的连接(循环水泵不启动)，上述设备在低温箱-10°C环境中保持12小时以上，3、在低温状态下进行启动实验，向燃料电池电堆1的空气腔和氢气腔通入80L/ min和20L/min的反应气体；4、用燃料电池测试平台3的电子负载按照3A/s加载斜率对燃料电池电堆1加载放电，加载到93A后进行恒电流运行；5、检测燃料电池电堆1内部温度，在燃料电池电堆1内部温度达到20°C时接通冷却循环水泵4和冷却循环水箱5的连接；6、燃料电池电堆1循环水入口温度达到0°C以上，启动完成。
权利要求
1.燃料电池电堆零度以下环境快速启动的实验方法，实验装置包括燃料电池电堆 (1)、燃料电池测试平台(3)、冷却循环水泵G)、冷却循环水箱( 和低温试验箱O)，燃料电池电堆分别与燃料电池测试平台(3)、冷却循环水泵(4)和冷却循环水箱( 相连，燃料电池测试平台⑶的负载为电子负载，，燃料电池电堆⑴、冷却循环水泵⑷和冷却循环水箱(5)置于低温试验箱( 内，其特征在于所述方法为在不进行冷却循环的条件下启动燃料电池电堆⑴加载放电，当燃料电池电堆⑴内部温度或空气尾排温度达到规定温度值后，开启循环水泵，所述方法包括以下步骤1)将低温试验箱( 温度保持在0°C -20°C，不接通冷却循环水泵和冷却循环水箱 (5)，向燃料电池电堆(1)的空气腔和氢气腔通入的反应气体，使燃料电池电堆(1)启动；2)将燃料电池测试平台C3)的电子负载按照设定的加载斜率对燃料电池电堆(1)加载放电；3)测试燃料电池电堆(1)内部温度或空气尾排温度，在燃料电池电堆(1)内部温度或空气尾排温度达到2°C 20°C时开启冷却循环水泵；4)燃料电池电堆⑴循环水出口温度达到2°C 10°C，启动完成；
2.根据权利要求1所述燃料电池电堆零度以下环境快速启动的实验方法，其特征在于所述设定的加载斜率为IA 5A/s，最佳为2 3A/s。
全文摘要
一种燃料电池电堆零度以下环境快速启动的实验方法，包括燃料电池电堆、燃料电池测试平台、低温试验箱、循环水泵和冷却液循环水箱，燃料电池电堆分别与燃料电池测试平台、循环水泵和冷却液循环水箱相连，燃料电池测试平台的负载为电子负载，所述燃料电池电堆、循环水泵和冷却液循环水箱置于低温试验箱内。实验方法为在不进行冷却循环的条件下进行启动加载放电，当燃料电池电堆内部温度或空气尾排温度达到规定温度值后，开启循环水泵，启动完成。本发明的优点是方法简单、启动速度快、无须消耗辅助能源；启动安全，为燃料电池电堆在寒冷冬天环境中快速启动和正常运行提供了实验方法，从而推动车用燃料电池产业化的发展。
文档编号G01R31/36GK102520368SQ20111044838
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者侯中军, 刘常福, 单金环, 徐丽双, 明平文, 燕希强 申请人:新源动力股份有限公司