高温质子交换膜燃料电池的热管理系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于平板热管的高温质子交换膜燃料电池的热管理系统，主要包括平板热管、燃烧式换热器、储油箱、循环泵、储气箱、换热器、高温质子交换膜燃料电池堆以及管道控制装置。所述平板热管的蒸发段与冷凝段可根据冷热源温度变化互相调换使用。本发明专利技术中，通过多个阀门之间的切换，分别实现高温质子交换膜燃料电池堆在启动阶段所需的加热功能以及在运行阶段所需的散热功能，并合理回收利用了电池堆排气的热量。本发明专利技术流程简单，操作容易，合理的回收利用了电池堆的排气，该系统既能实现高温质子交换膜燃料电池在启动阶段的快速启动，又可以在电堆进入正常工作状态后对其进行散热，使维持其合理的运行温度。使维持其合理的运行温度。使维持其合理的运行温度。

【技术实现步骤摘要】
高温质子交换膜燃料电池的热管理系统及控制方法


[0001]本专利技术属于能源技术应用领域，尤其涉及一种基于平板热管的高温质子交换膜燃料电池堆的热管理系统。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell，简称PEMFC)是一种能源转换效率高、环境友好、噪声小的新一代发电装置，燃料为氢气和空气，可供工业、航天、家庭、车辆驱动等众多领域用电，是我国乃至全球实现碳中和及碳达峰目标的重要技术手段之一。
[0003]质子交换膜燃料电池分为低温质子交换膜燃料电池(LT
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PEMFC)和高温质子交换膜燃料电池(HT
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PEMFC)，前者的运行温度为60～80℃，氢燃料纯度要求高；后者的运行温度在120～200℃，与前者相比，后者具有电化学反应活性高、贵金属催化剂负载低、CO耐受性高、水热管理简单等特点。且由于其CO耐受性高，可利用甲醇重整气直接作为燃料，省去了氢气的提纯和存储过程，扩大了氢燃料的来源，进一步降低了氢燃料的使用成本。<br/>[0004]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温质子交换膜燃料电池的热管理系统，其特征在于，该热管理系统包括燃料电池堆(1)、加热系统、散热系统和管道控制装置；所述燃料电池堆(1)包括高温质子交换膜燃料电池和平板热管(2)；所述加热系统包括储油箱(3)、循环泵(4)、燃烧式换热器(11)和储气箱(12)；所述散热系统包括换热器(14)和风扇(13)；所述加热系统利用所述燃料电池堆(1)的排气及外界燃料燃烧，结合所述平板热管(2)和导热油，提供给所述燃料电池堆(1)在启动阶段时所需的热量；所述散热系统利用风扇(13)将导热油在所述换热器(14)中降温，结合所述平板热管(2)将所述燃料电池堆(1)在运行阶段产生的热量带至外界，维持电池运行温度；所述管道控制装置通过阀门切换实现对燃料电池堆(1)的加热和散热功能。2.根据权利要求1所述的高温质子交换膜燃料电池的热管理系统，其特征在于，所述的储油箱(3)和循环泵(4)为所述的加热系统和散热系统共用装置。3.根据权利要求2所述的高温质子交换膜燃料电池的热管理系统，其特征在于，所述平板热管(2)的一端与所述储油箱(3)的液体接触，所述平板热管(2)的另一端与所述高温质子交换膜燃料电池接触；所述平板热管(2)的蒸发段与冷凝段根据所述高温质子交换膜燃料电池的运行状态的变化互相转换：当所述高温质子交换膜燃料电池处于启动阶段时，电池温度为环境温度，所述平板热管(2)在储油箱(3)中的一端吸收热油中的热量，该端为蒸发段，所述平板热管(2)的另一端与电池接触，放出热量对电池进行加热，该端为冷凝段；当所述高温质子交换膜燃料电池处于运行阶段及停车阶段时，由于电池放热，需要散热，此时所述平板热管(2)与电池接触的一端需要吸收电池的热量为蒸发段，所述平板热管(2)的另一端与温度低于电池温度的导热油接触，冷凝放热，将热量传递至导热油，该端为冷凝段。4.根据权利要求2所述的高温质子交换膜燃料电池的热管理系统，其特征在于，所述储油箱(3)的出口管路分为A、B两路，A路连接至所述燃烧式换热器(11)的进口，B路连接至所述换热器(14)的进口；所述燃烧式换热器(11)的出口与C路的一端相连，所述换热器(14)的出口与D路的一端相连，所述C路的另一端和所述D路的另一端汇集至所述循环泵(4)的进口；所述循环泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金山，王世学，朱禹，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：