[發明專利]一種空冷燃料電池的高效降溫裝置

在審

• 申請號: 202010231808.6
• 申請日: 2020-03-27
• 公開（公告）號: CN111463450A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 劉海力;孫嘉;劉建國;陳康利
• 申請（專利權）人: 浙江氫航科技有限公司
• 主分類號: H01M8/0265
• 分類號: H01M8/0265;H01M8/04007;H01M8/04029
• 代理公司: 昆明合眾智信知識產權事務所 53113
• 代理人: 錢磊

本發明涉及一種空冷燃料電池的高效降溫裝置，包括設置在電堆陰極空氣入口的超聲霧化裝置和儲水裝置，所述超聲霧化裝置的進水一側位于儲水裝置內，超聲霧化裝置噴出水霧側位于電堆陰極空氣入口腔體內，所述儲水裝置內設置有吸水材料。該裝置直接利用超聲霧化裝置超聲霧化儲水裝置內的去離子水，使空氣和水充分混合流經電堆陰極流道，經過水的蒸發相變吸熱，實現高效快速降溫，可以將燃料電池的最高工作環境溫度拓展到42℃～50℃。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，具體指一種空冷燃料電池的高效降溫裝置。

背景技術

空冷型燃料電池采用冷空氣流經電池極板陰極流道的方式實現熱交換，從而冷卻電堆。受冷卻方式及結構空間的限制，當環境溫度超過35℃后，電堆溫度很難穩定控制，容易造成電堆超溫的風險。增加風量可以改善冷卻效果，但過高的風量會增加電池陰極水的蒸發，造成燃料電池膜電極內水失衡，內阻增大，性能下降。而且增加風量造成供風風扇質量、體積的快速增大，并且有較大寄生功耗，進一步降低了燃料電池系統的效率。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種空冷燃料電池的高效降溫裝置，該裝置直接利用超聲霧化裝置超聲霧化儲水裝置內的去離子水，使空氣和水充分混合流經電堆陰極流道，經過水的蒸發相變吸熱，實現高效快速降溫，可以將燃料電池的最高工作環境溫度拓展到42℃～50℃。

本發明的技術方案如下：一種空冷燃料電池的高效降溫裝置，包括設置在電堆陰極空氣入口的超聲霧化裝置和儲水裝置，所述超聲霧化裝置的進水一側位于儲水裝置內，超聲霧化裝置噴出水霧側位于電堆陰極空氣入口腔體內，所述儲水裝置內設置有吸水材料。

作為本發明的其中一種優化方案，較佳地，所述超聲霧化裝置由微型超聲波霧化換能器陣列構成。

作為本發明的其中一種優化方案，較佳地，所述超聲霧化裝置周邊與儲水裝置采用密封膠密封。

作為本發明的其中一種優化方案，較佳地，所述吸水材料的一側與微型超聲波霧化換能器的入水口側充分接觸，通過毛細力實現向微型超聲波霧化換能器連續傳輸水。

作為本發明的其中一種優化方案，較佳地，所述微型超聲波霧化換能器上設有微米霧化噴水孔。

作為本發明的其中一種優化方案，較佳地，所述吸水材料為親水高分子泡沫棉。

作為本發明的其中一種優化方案，較佳地，還包括：水循環利用裝置，所述水循環利用裝置設置在陽極氫氣出口與儲水裝置之間，將電堆陽極氫氣排放帶出的水進行冷卻回收，送入儲水裝置實現水的循環利用。

作為本發明的其中一種優化方案，較佳地，所述水循環利用裝置包括冷凝器、氣液分離器以及微型液泵，冷凝器的進口與陽極氫氣出口連接，冷凝器的出口與氣液分離器的入口連接，氣液分離器的液體出口與微型液泵的入口連接，微型液泵的出口與儲水裝置連接。

作為本發明的其中一種優化方案，較佳地，所述氣液分離器還包括氣體排出口，所述氣體排出口為開放式，將氫氣對外放空。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：水蒸發汽化所吸收的熱量是傳遞吸收熱量的幾十倍，遠遠超過空氣熱交換冷卻效率。在電堆陰極空氣入口設置一超聲霧化裝置和儲水裝置。超聲霧化裝置直接超聲霧化儲水裝置內的去離子水，使空氣和水充分混合流經電堆陰極流道，經過水的蒸發相變吸熱，實現高效快速降溫，可以將燃料電池的最高工作環境溫度拓展到42℃～50℃，極大的拓展了空冷燃料電池系統的應用場景。