一种燃料电池冷却循环系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种燃料电池冷却循环系统，包括电堆、空气回路、冷却回路和压力回路；空气回路包括空压机，空压机压缩的空气自电堆的空气入口通入电堆，自电堆的空气出口排出电堆；冷却回路包括膨胀水箱和水泵，冷却液在水泵的作用下通入电堆，并自电堆回流至水泵进水口，膨胀水箱为冷却回路补充冷却液；压力回路包括输气管和单向阀，输气管连接电堆的空气出口和膨胀水箱，单向阀布置在电堆的空气出口与膨胀水箱之间。与现有技术相比，本实用新型专利技术将电堆空气出口处具有一定压力的气体通入膨胀水箱，降低了燃料电池对水泵扬程的需要，降低了燃料电池的成本，且较小扬程的水泵的功率也较小，从而增大了燃料电池的系统净输出功率。从而增大了燃料电池的系统净输出功率。从而增大了燃料电池的系统净输出功率。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池冷却循环系统


[0001]本技术涉及燃料电池
，尤其是涉及一种燃料电池冷却循环系统。

技术介绍

[0002]在燃料电池系统中，为了保证电堆能够在相对理想的状态下运行，一般要求电堆冷却侧和电堆阳极与阴极之间保持一定的压差，从而避免电堆冷却侧与电堆阳极、阴极压差过大导致发生氢气、空气、冷却液的相互渗透。
[0003]目前，燃料电池的系统功率越做越大，为了保证冷却侧的压力，需要配置扬程比较大的水泵。但是，配置扬程较大的水泵会产生以下问题：水泵的功率增加，导致整个燃料电池系统的净输出功率降低；大扬程的水泵成本较高，会导致燃料电池的生产成本增加；大扬程水泵的可选型号比较少，造成燃料电池系统匹配困难。
[0004]中国专利CN210668556U中公开了一种燃料电池发动机冷却水压力控制系统，其基本构思是将电堆入口的压缩空气通入膨胀水箱，从而使得水泵入口处的压力增大，降低水泵消耗的功率。该系统的优点是能耗较低、压力控制稳定性能好等，但在实际应用时仍然存在不足之处：压缩空气通入膨胀水箱后，膨胀水箱具有一定的压力，当空压机停止运行或空气路压力小于膨胀水箱压力时，膨胀水箱内的水和气体会倒灌进空气路中，影响燃料电池的寿命；压缩空气通过输气管通入膨胀水箱，随着电堆功率的增加，电堆入口(空压机出口)的压力也会显著增加，需要在输气管上设置调压件等调节气压，这样导致了燃料电池系统的成本较高，而且占用了一定的体积和空间，不利于集成化设置。

技术实现思路

[0005]本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种燃料电池冷却循环系统。
[0006]本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种燃料电池冷却循环系统，包括电堆、空气回路、冷却回路和压力回路；
[0008]所述空气回路包括空压机，所述空压机用于对空气进行压缩，压缩空气自电堆的空气入口通入电堆阴极，电堆内的压缩空气自电堆阴极的空气出口排出电堆；
[0009]所述冷却回路包括膨胀水箱和水泵，冷却液在水泵的作用下通入电堆，并自电堆回流至水泵进水口，膨胀水箱用于为冷却回路补充冷却液；
[0010]所述压力回路包括输气管和单向阀，所述输气管的一端连接至电堆的空气出口，所述输气管的另一端连接至膨胀水箱，所述单向阀布置在电堆的空气出口与膨胀水箱之间，用于导通空气出口至膨胀水箱并阻断膨胀水箱至空气出口。
[0011]进一步的，所述空气回路还包括进气管，进气管连接空压机和电堆的空气入口，空压机压缩的空气通过进气管通入电堆。
[0012]进一步的，所述空气回路还包括排气管，排气管连接电堆的空气出口，电堆内的压缩空气通过排气管排出，所述排气管上安装有调压阀，所述调压阀用于调节空气回路的气
压。
[0013]进一步的，所述输气管的一端连接至排气管，且输气管与排气管的连接处位于调压阀的上游。
[0014]进一步的，电堆的空气出口至膨胀水箱之间的管路是斜朝上或竖直朝上的，避免管路先向下弯曲再朝上，从而防止了因电堆阴极出口的水积聚在管路内而导致的流阻增大。
[0015]进一步的，所述燃料电池冷却循环系统还包括支撑结构，所述支撑结构用于支撑电堆的空气出口至膨胀水箱之间的管路。
[0016]进一步的，所述冷却回路还包括进水管、出水管和补水管，水泵的出水口通过所述出水管连接至电堆的冷却液入口，电堆冷却液出口流出的冷却液经过冷却后通过所述进水管流回水泵的进水口，膨胀水箱通过所述补水管连接至水泵的进水口，为冷却回路补充冷却液。
[0017]进一步的，所述膨胀水箱包括箱体和压力盖，补水管连接至所述箱体，所述压力盖上设有泄压口。
[0018]进一步的，所述单向阀集成在膨胀水箱的箱体上。
[0019]进一步的，所述压力盖设置在箱体的顶部，所述单向阀集成在箱体的侧壁上，且单向阀的位置高于膨胀水箱的箱体内的最高液位，使得膨胀水箱内的冷却液均匀受压，以免搅动膨胀水箱内的冷却液。
[0020]进一步的，所述空气回路还包括过滤器、中冷器和加湿器，所述过滤器设置在空压机的上游，所述中冷器设置在空压机和电堆之间，所述加湿器设置在中冷器和电堆之间。
[0021]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0022](1)将电堆空气出口处具有一定压力的气体通入膨胀水箱，从而降低了燃料电池对水泵扬程的需要，可以选用较小扬程的水泵，此时水泵的可选型范围广，相对于大扬程的水泵价格也更便宜，从而降低了燃料电池的成本，较小扬程的水泵的功率也较小，因此水泵消耗的功率会减小，从而增大了燃料电池的系统净输出功率。
[0023](2)膨胀水箱上集成了单向阀，能够避免膨胀水箱内的水和气体发生倒灌，保证了燃料电池系统的安全性和使用寿命。
[0024](3)电堆空气出口的气体压力平稳，基本没有压力波动，传递到膨胀水箱的压力也趋于平稳，有利于冷却回路的稳定，因此不需要在输气管上设置调压件，降低了成本，减少了体积，有利于燃料系统的集成化布置。
[0025](4)电堆内部存在流阻，当电堆空气入口的压力升高时，电堆的空气出口压力也相应增加，但是，电堆的流阻同时也在不断增加，因此电堆空气出口的压力是缓慢增加的，这样就依靠电堆的流阻对膨胀水箱进行压力调节，不需要在输气管上设置调压件。
[0026](5)电堆的空气出口至膨胀水箱之间的管路是斜朝上或竖直朝上的，避免管路先向下弯曲再朝上，从而防止了因电堆阴极出口的水积聚在管路内而导致的流阻增大。
附图说明
[0027]图1为本技术的结构示意图；
[0028]图2为的流程图；
[0029]附图标记：1、电堆，2、空压机，3、空气调节阀，4、膨胀水箱，41、压力盖，42、单向阀，43、箱体，5、水泵。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。本实施例以本技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0031]在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本技术并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件。
[0032]实施例1：
[0033]一种燃料电池冷却循环系统，如图1所示，包括电堆1、空气回路、冷却回路和压力回路；
[0034]空气回路包括空压机2，空压机2用于对空气进行压缩，压缩空气自电堆1阴极的空气入口通入电堆1，电堆1内的压缩空气自电堆1阴极的空气出口排出电堆1；为了保证燃料电池的正常工作，空气回路还包括过滤器、中冷器和加湿器，过滤器设置在空压机2的上游，用于过滤空气，中冷器设置在空压机2和电堆1之间，对压缩后的高温空气进行降温，加湿器设置在中冷器和电堆1之间，对空气进行加湿，加湿后的空气再通入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池冷却循环系统，其特征在于，包括电堆(1)、空气回路、冷却回路和压力回路；所述空气回路包括空压机(2)，所述空压机(2)用于对空气进行压缩，压缩空气自电堆(1)的空气入口通入电堆(1)，电堆(1)内的压缩空气自电堆(1)的空气出口排出电堆(1)；所述冷却回路包括膨胀水箱(4)和水泵(5)，冷却液在水泵(5)的作用下通入电堆(1)，并自电堆(1)回流至水泵(5)进水口，膨胀水箱(4)用于为冷却回路补充冷却液；所述压力回路包括输气管和单向阀(42)，所述输气管的一端连接至电堆(1)的空气出口，所述输气管的另一端连接至膨胀水箱(4)，所述单向阀(42)布置在电堆(1)的空气出口与膨胀水箱(4)之间，用于导通空气出口至膨胀水箱(4)并阻断膨胀水箱(4)至空气出口。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池冷却循环系统，其特征在于，所述空气回路还包括进气管，进气管连接空压机(2)和电堆(1)的空气入口，空压机(2)压缩的空气通过进气管通入电堆(1)。3.根据权利要求2所述的一种燃料电池冷却循环系统，其特征在于，所述空气回路还包括排气管，排气管连接电堆(1)的空气出口，电堆(1)内的压缩空气通过排气管排出，所述排气管上安装有调压阀(3)，所述调压阀(3)用于调节空气回路的气压。4.根据权利要求3所述的一种燃料电池冷却循环系统，其特征在于，所述输气管的一端连接至排气管，且输气管...

【专利技术属性】
技术研发人员：马天才，
申请(专利权)人：上海澄朴科技有限公司，
类型：新型
国别省市：