许德超 盛夏 赵子亮 潘兴龙 赵洪辉

（中国第一汽车集团有限公司 新能源开发院，长春 130011）

主题词：冷启动 微孔层 流场结构 预热方式

1 前言

1.1 燃料电池的优势

汽车已经成为城市温室气体排放的主要来源，因此使用绿色能源替代化石能源驱动车辆是解决这一问题的重要途径[1]。发展纯电动汽车（BEV）和混合动力汽车（HEV）这些看似合理的解决方案，依然存在着难以解决的问题。例如，后者（HEV）依然需要大量使用燃油等化石能源，而前者（BEV）的推广使用则受到续驶里程和充电时间的限制。从某种意义上讲，现有技术存在的这些缺憾为燃料电池汽车（FCV）的出现铺平了道路。燃料电池汽车不会受到续驶里程、充电时间等类似问题的限制，却具有一些非常明显的优势。例如，高效率、真正的零污染排放以及相对方便的维护保养[2]。

在众多燃料电池技术之中，质子交换膜燃料电池（PEMFC）由于其高效率、高功率密度以及响应快速等特性被认为最具潜力应用到汽车上[3]。目前，尚有一些影响燃料电池汽车发展的障碍未能解决，主要是

（1）氢基础设施不完善；

（2）成本依然较高；

（3）在极寒区域无法使用。

根据文献报道[4]，在寒冷地区使用的限制主要源于燃料电池的冷启动问题。

1.2 冷启动的重要意义

燃料电池冷启动问题是指在负温度低温环境下，当电堆启动时，电极反应产生的水在顺利排出电堆之前发生结冰现象，而结冰又导致膜电阻上升、反应物传质通道堵塞以及反应位置被冰层掩盖等情况发生，最终导致冷启动失败以及退化发生。……