[發明專利]一種低壓質子交換膜氫燃料電池發電系統

在審

• 申請號: 202010615695.X
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111785991A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 吳波;董江峰;袁永先;徐廣輝;陳曉飛;許文燕;任慶霜;王國瑩
• 申請（專利權）人: 中國北方發動機研究所（天津）
• 主分類號: H01M8/04007
• 分類號: H01M8/04007;H01M8/04029;H01M8/04044;H01M8/04119;H01M8/0432;H01M8/04664;H01M8/04701
• 代理公司: 天津企興智財知識產權代理有限公司 12226
• 代理人: 馬倩倩

本發明提供了一種低壓質子交換膜氫燃料電池發電系統，包括燃料電池發電系統本體和冷卻散熱模塊，所述燃料電池發電系統本體包括電堆、氫氣循環泵、鼓風機、混合器，所述鼓風機出風端連接至電堆空氣進氣口，所述氫氣循環泵連接至電堆氫氣進氣口，所述混合器連接電堆排氣口，所述冷卻散熱模塊包括散熱器、PTC加熱器、電子水泵和節溫器，所述節溫器的三個端口分別連接第一管路、第二管路和電堆出水口，所述第一管路上設有PTC加熱器，所述第一管路另一端連接電子水泵，所述第二管路通過散熱器連接電子水泵進口，所述電子水泵出口連接電堆進水口。本發明有益效果：減少冷卻液管路數量和交叉布置，提高質子交換膜氫燃料電池發電系統緊湊性和模塊化程度。

技術領域

本發明屬于氫能源燃料電池技術領域，尤其是涉及一種低壓質子交換膜氫燃料電池發電系統。

背景技術

氫燃料電池的最大優點在于反應過程不涉及燃燒，沒有熱機做功，不受卡諾循環熱效率上限的限制，能量轉換率較高，可以達到60％以上，實際使用效率可達傳統內燃機的兩倍左右，且對環境污染小。從能源的利用效率和環境保護方面來看，燃料電池電動汽車是未來的理想車輛。其中質子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，簡稱PEMFC)也叫聚合物電解質膜、固態聚合物電解質膜或聚合物電解質膜燃料電池，它的工作溫度較低，約為70℃-80℃，能在較低溫度下工作,可在嚴寒條件下迅速啟動，其電力密度較高、體積小、工作效率也很高，可獲得40％～50％的最高理論電壓，還能快速地根據用電需求調節輸出，而且排放極低甚至零排放。PEMFC與其他類型的燃料電池相比，它還具有壽命長，運行溫度低，啟動迅速，應用范圍廣等優點，因此它被認為是車用動力源的最理想的能量來源。

PEMFC系統根據操作壓力可以分為高壓系統和低壓系統，兩系統各有各自的特點。其中低壓PEMFC系統部件相對少、控制相對簡單、系統相對安全可靠。高壓PEMFC系統則增加了空氣增壓中冷器、排氣背壓控制閥等部件，對空氣供給系統和冷卻散熱系統設計提出了更高的要求，同時控制和標定過程更加復雜。

而現有技術中質子交換膜氫燃料電池發電系統中集成化程度不高，系統模塊化設計不足。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種低壓質子交換膜氫燃料電池發電系統，以解決上述問題的不足之處。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種低壓質子交換膜氫燃料電池發電系統，包括燃料電池發電系統本體和冷卻散熱模塊，所述燃料電池發電系統本體包括電堆、氫氣循環泵、加濕器、鼓風機、混合器，所述鼓風機出風端通過加濕器連接至電堆的空氣進氣口，所述氫氣循環泵連接至電堆的氫氣進氣口，所述混合器連接至電堆的排氣口，所述冷卻散熱模塊包括散熱器和集成在散熱器的一側的PTC加熱器、電子水泵和節溫器，所述節溫器的三個端口分別連接第一管路、第二管路和電堆的出水口，所述第一管路上設有PTC加熱器，所述第一管路另一端連接至電子水泵，所述第二管路通過散熱器連接至電子水泵的進口，所述電子水泵的出口連接電堆的進水口，所述電堆的出水口處設有溫壓一體式傳感器，所述電子水泵、節溫器、PTC加熱器、加濕器、鼓風機、氫氣循環泵均連接至ECU的輸出端，所述溫壓一體式傳感器連接至ECU的輸入端。

進一步的，所述電堆的出水口通過連接管路連接至節溫器。

進一步的，所述電子水泵的出口通過連接管路連接電堆的進水口。

進一步的，所述電子水泵的進口端連接有去離子裝置，所述第一管路和第二管路均通過去離子裝置連接至電子水泵。

進一步的，所述第一管路的截面尺寸小于第二管路的截面尺寸。

進一步的，所述第一管路、第二管路均為硅膠管路。