1.一种质子交换膜燃料电池的自加热装置,其特征在于:包括若干层质子交换膜燃料电池和若干双极板,每相邻上下两层燃料电池之间均通过一层双极板相互连接,所述燃料电池自上而下依次包括阳极、电解质和阴极;所述双极板从上向下依次包括阴极连接体、冷却板和阳极连接体,阴极连接体与冷却板之间、以及冷却板与阳极连接体之间均设置有若干温差电池,且阴极连接体与其上方的燃料电池阴极相连,阳极连接体与其下方的燃料电池阳极相连。
2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池的自加热装置,其特征在于:所述阴极连接体顶部设有若干间隔排列的第一肋,每相邻两个第一肋之间构成开口向上的空气流道;
阴极连接体底部开设有若干第一凹槽,第一凹槽与温差电池的尺寸和形状相匹配,各个第一凹槽整体形成矩阵阵列排布,第一凹槽的高度为温差电池高度的二分之一。
3.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池的自加热装置,其特征在于:所述冷却板呈中空状,冷却板中间设有冷却流道,冷却流道中设有若干导流体;冷却板顶部与底部均设有若干第二凹槽,第二凹槽与温差电池的尺寸和形状相匹配,各个第二凹槽整体形成矩阵阵列排布,第二凹槽的高度为温差电池高度的二分之一。
4.根据权利要求3所述的质子交换膜燃料电池的自加热装置,其特征在于:所述导流体包括若干支撑圆柱体,同一列的各个支撑圆柱体通过衔接圆柱体相连并固定于冷却板左右两侧壁;所述各个支撑圆柱体透过各个第二凹槽与对应的温差电池相接触,支撑圆柱体的横截面积小于温差电池的横截面积。
5.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池的自加热装置,其特征在于:所述阳极连接体底部设有若干间隔排列的第二肋,每相邻两个第二肋之间构成开口向下的燃料流道;
阳极连接体顶部设有若干第三凹槽,第三凹槽与温差电池的尺寸和形状相匹配,各个第三凹槽整体形成矩阵阵列排布,第三凹槽的高度为温差电池高度的二分之一。
6.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池的自加热装置,其特征在于:所述阴极连接体和阳极连接体上均设有导线通孔,通过导线通孔使温差电池与温差电池之间以及温差电池与蓄电池之间相连接。
7.一种根据权利要求1至6任意一项所述质子交换膜燃料电池自加热装置的自加热方法,其特征在于:包括以下过程:(1)当实际温度低于燃料电池最佳温度时,通过蓄电池驱动温差电池,利用其“珀尔帖效应”从冷却板中的冷却介质吸热,并把热量传递到阴极连接体和阳极连接体,使得提高燃料电池温度;
(2)燃料电池达到最佳温度后,需降低电池温度:当实际温度高于燃料电池最佳温度时,温差电池从阴极连接体和阳极连接体侧吸热,并把热量传递到冷却板中的冷却介质,再通过冷却介质把热量排出电池,达到降低电池温度的目的;
在上述热量传输过程中,必然会导致温差电池热端和冷端存在一定温差,进而利用该温差进行发电,并把发的电存储在蓄电池中;当电池需要加热时再利用蓄电池中的电能驱动温差电池为燃料电池加热;同时,空气流道为燃料电池提供氧气,燃料流道为燃料电池提供氢气,冷却流道中流动的介质吸收燃料电池的热进而降低其温度。