[實用新型]用于低溫環境下無人機燃料電池的隔熱和熱交換裝置

有效

• 申請號: 201820051261.X
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN208028156U
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發明（設計）人: 李政;楊華政
• 申請（專利權）人: 佛山索弗克氫能源有限公司
• 主分類號: H01M8/04007
• 分類號: H01M8/04007;H01M8/04089
• 代理公司: 佛山市科順專利事務所 44250
• 代理人: 梁紅纓

本實用新型涉及用于低溫環境下無人機燃料電池的隔熱和熱交換裝置，特點是包括保溫外殼、隔板、保溫內殼、燃料電池組件、空氣或氧氣管及氫氣管；保溫外殼設在機身上，保溫外殼上設有空氣或氧氣進氣口、尾氣出氣口及氫氣進氣口；保溫內殼設在保溫外殼中，隔板、保溫內殼及保溫外殼配合形成隔熱層流道，保溫內殼上設有第二尾氣出氣口，第一及第二尾氣出氣口分別位于隔板的兩側；燃料電池組件設在保溫內殼中，燃料電池組件產生的尾氣與第二尾氣出氣口連通；空氣或氧氣管的進氣口及出氣口分別與空氣或氧氣進氣口及保溫內殼的內部連通，氫氣管的進氣口及出氣口分別與氫氣進氣口及燃料電池組件的氫氣進氣口連通。其優點為：燃料電池可在低溫環境下高效工作、輕量化及易拆裝。

技術領域

本實用新型涉及一種用于低溫環境下無人機燃料電池的隔熱和熱交換裝置。

背景技術

目前，燃料電池是將化學能轉化為電能的新能源發電裝置，其主要通過消耗氫氣和氧氣放熱從而產生電流供電，燃料電池具有能量密度高、發電效率高、性能穩定且產物無污染等優點。相比于鋰電池，其應用于無人機領域可明顯提升無人機的續航時間，在民用和軍用均有廣泛的應用價值。

燃料電池對溫度較為敏感，一般最低操作溫度只能到-5℃，在面對更為低溫的環境時，燃料電池內產生的水分會結冰形成冰顆粒，導致催化劑層和質子交換膜的分離從而影響電池的運轉甚至造成不可逆的影響，減短電池壽命。

一般認為海拔升高100米溫度會降低0.5℃到1℃，這意味著當無人機飛到1000米高空時，無人機外部溫度有可能會比地面低10℃，在高海拔地區此現象會更加明顯。

目前無人機燃料電池在常溫常壓下普遍采取風冷降溫，利用風扇把熱量帶出電池外并直接引入氧氣或空氣。在燃料電池無人機的實際應用中，燃料電池常擺放于機翼的下端，風扇往下使空氣或氧氣進入，氫氣則由管從氫氣罐引入。生成的水分和剩余的尾氣出氣則由管引出或者直接排出電堆外。與此同時反應放出的熱量也一同浪費在大氣中。

在質子交換膜燃料電池中，陰極是放熱端，陽極是吸熱端，且溫度和電流越高放熱越多。在低電流下吸熱放熱比是1：1.5，高電流則能達到1：4. 因此在能保障電池在較高溫度下運行有利于電池放出更多熱量，反過來放出熱量越多越有利于電池保溫。尤其在低溫環境下這點更為重要。在飛行過程中，特別是到達高空后溫度會較地面有明顯的下降，因此需要一種低溫環境下無人機燃料電池的隔熱和熱交換裝置來保障電池的正常運轉。

專利號為201620760716.6的專利提供了通過增加換熱器和保溫殼實現燃料電池的保溫，選擇增加的元件較多，特別是沒有考慮該裝置增加的重量和體積對無人機的影響，沒有達到無人機上裝置“輕量化”的要求。重量的增加對無人機的巡航功率和起飛功率都有極大的影響。

專利號為201510215700.7的專利提供了一種自身熱管理系統及其控制辦法，其中帶有加熱裝置的水箱、冷卻水循環泵、散熱器和溫度傳感器，可以實現燃料電池的散熱冷卻，但該系統不能對氧氣和氫氣進行預熱以及整個系統的保溫，同時增加重量較多，不利于無人機的續航。

發明內容

本實用新型的目的是克服現有技術的不足而提供一種結構緊湊，燃料電池可在低溫環境下高效工作、輕量化及易拆裝的用于低溫環境下無人機燃料電池的隔熱和熱交換裝置。

實施例一

為了達到上述目的，本實用新型是這樣實現的，其是一種用于低溫環境下無人機燃料電池的隔熱和熱交換裝置，包括：

一種用于低溫環境下無人機燃料電池的隔熱和熱交換裝置，其特征在于包括：

保溫外殼；所述保溫外殼可拆卸的設在機身上，保溫外殼上設有空氣或氧氣進氣口、第一尾氣出氣口及氫氣進氣口；