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低温环境下燃料电池汽车冷起动解析

2024-12-24 08:21:36·  来源：特嗨氢能检测  
　
在低温环境中，燃料电池汽车运行会面临一系列挑战。以冷起动为例，起动过程中燃料电池汽车中电堆反应生成的水容易在内部结冰，阻碍反应气体的通过，甚至冻结膜电极，导致电化学反应中止，如何克服低温对电堆的影响，实现快速、可靠的冷起动，成为燃料电池汽车技术发展的重要方向。

本文针对燃料电池汽车低温冷起动方法展开分析，旨在探索在低温环境下电堆高效、可靠的冷起动策略。

— 01 —

低温冷起动的过程

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在低温冷起动阶段，首先氢气与氧气发生化学反应，生成水并释放热量。在低温环境中生成的水会迅速结冰并积聚于燃料电池的阴极催化层，若此时燃料电池的温度还未高于冰点，会导致催化层全面被冰层覆盖，阻断反应进程，使燃料电池无法正常输出功率，引发停机。相反，若燃料电池能在冰层完全覆盖催化层之前成功升温至冰点之上，则已形成的冰会自然融化，燃料电池持续输出功率并产生热量，完成冷起动。

— 02 —

先进燃料电池低温冷起动方法

对燃料电池汽车在-26℃的低温环境下展开冷起动测试，分析结果如下：

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①. 首先阳极提升压力检查氢气侧的的气密性；空气旁通阀同时打开使空气在管路内流动；

②. Purge阀开启将电堆内多余的氮气排出，提高阳极氢气浓度，消除氢空界面；空气压力调节阀开启避免质子交换膜两侧压差过大，同时使阴极较高浓度的氮气排出阴极侧；

③. 氢循环泵运转使阳极内的气体均匀分布在膜表面；空气密封阀打开，空气压力调节阀调整进堆空气压力；

④. 燃料电池建立电压并产生电流，拉载大电流进行自加热，冷却液温度提升到设定值，开机完成。

— 03 —

总结

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通过以上低温冷起动策略，燃料电池汽车可以做到在-25℃以下环境的快速起动，在按下车辆启动键后，用户只需要等待1分钟的时间，就可以正常驾驶车辆，大大提升了使用体验；得益于使用了独特的电堆内部加热技术，通过控制过量空气系数进而控制浓差极化过电势，使电堆快速升温，同时也减少了外部加热（PTC）对锂电池的依赖，提升了冷起动过程的可靠性。

特嗨针对燃料电池汽车展开了三高环境适应性测试与分析，累积了丰富的实测数据与核心性能指标参数，诚邀业界同行共同探讨交流。

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