[實用新型]用于質子交換膜燃料電池的熱管理系統

有效

• 申請號: 201721813123.2
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN207624816U
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 李猷民;馮迎春;杜宗展
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網山東省電力公司檢修公司
• 主分類號: H01M8/04007
• 分類號: H01M8/04007;H01M8/04029
• 代理公司: 北京恩赫律師事務所 11469
• 代理人: 趙文成

本實用新型公開了一種用于質子交換膜燃料電池的熱管理系統，屬于燃料電池領域，電池堆上設置有第一進口、第二進口、第一出口和用于第二出口，第一出口和第二出口均與集水器連接，集水器與分水器連接，分水器與第一進口之間和分水器和第二進口之間分別設置有第一速熱器和第二速熱器，分水器連接有補水器；電池堆上設置有溫度傳感器，溫度傳感器連接至溫控器，第一速熱器和第二速熱器均與溫控器連接；第一速熱器和第一進口之間以及第二速熱器和第二進口之間分別設置有第一散熱風扇和第二散熱風扇，分水器上設置有第三散熱風扇。本實用新型可以在燃料電池的啟動階段為電池腔體輔助加熱，在使用過程中腔體溫度能夠保持動態平衡，提高發電效率。

技術領域

本實用新型涉及燃料電池技術領域，特別是指一種用于質子交換膜燃料電池的熱管理系統。

背景技術

燃料電池作為一種新型的備用電源，能夠在常溫下運行，其反應最終產物是水，效率高達50％，不管從環保角度還是從節能高效上講，都有著廣闊的市場前景和競爭力，越來越多的應用在變電站直流電源上。

質子交換膜燃料電池(PEMFC)的最大優越性體現在工作溫度低，其最佳工作溫度為80℃左右，但在室溫下也能正常工作，適用于較頻繁啟動的場合，而且啟動快，具有比其他類型的燃料電池更高的功率密度以及比蓄電池更高的續航等優點。它可在較大的電流密度下工作，既可用作固定電站又可作為移動運輸工具的電源。特別是近幾年，由于人們環保意識的增強以及對化石燃料有限性取得的共識，世界上掀起了研究和開發 PEMFC的熱潮。

質子交換膜燃料電池由若干個電池堆組成，每個電池堆又由一定數量的電池單體組成，將各個電池單體的陽極和陰極分別并聯起來，就形成了燃料電池的負極和正極。

在質子交換膜燃料電池中，在電池的啟動階段，電池腔體溫度較低，達不到電池的最佳工作溫度(80℃左右)，發電效率較低。

實用新型內容

本實用新型提供一種在燃料電池的啟動階段可以為電池腔體輔助加熱的用于質子交換膜燃料電池的熱管理系統，其在使用過程中腔體溫度能夠保持動態平衡，提高發電效率。

為解決上述技術問題，本實用新型提供技術方案如下：

一種用于質子交換膜燃料電池的熱管理系統，該質子交換膜燃料電池的電池堆由多個電池單體組成，包括分水器和溫控器，所述電池堆上設置有用于氫氣和水進入的第一進口、用于氧氣/空氣和水進入的第二進口、用于反應后的氫氣和水排出的第一出口和用于反應后的氧氣/空氣和水排出的第二出口，其中：

所述第一出口和第二出口將反應后生成的水排出至集水器，所述集水器與所述分水器連接，所述第一進口和第二進口均通過所述分水器進行供水，所述分水器與第一進口之間以及所述分水器和第二進口之間分別設置有用于加熱水的第一速熱器和第二速熱器，所述分水器還連接有補水器；

所述電池堆上設置有溫度傳感器，所述溫度傳感器的輸出端連接至所述溫控器，所述第一速熱器和第二速熱器均與所述溫控器連接；

所述第一速熱器和第一進口之間的管路上設置有用于風冷的第一散熱風扇，所述第二速熱器和第二進口之間的管路上設置有用于風冷的第二散熱風扇，所述分水器上設置有第三散熱風扇，所述第一散熱風扇、第二扇熱風扇和第三散熱風扇的控制端均與所述溫控器連接。

進一步的，所述用于質子交換膜燃料電池的熱管理系統還包括用于對所述第一速熱器和第二速熱器加熱的獨立電源。

進一步的，所述獨立電源連接至所述質子交換膜燃料電池的供電端。

進一步的，所述第一速熱器和第二速熱器的內膽均為石英管。

進一步的，所述電池單體包括陽極導氣通道、陽極擴散層、陽極催化劑層、質子交換膜、陰極催化劑層、陰極擴散層、陰極導氣通道。