一种质子交换膜氢燃料电池热管理系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种质子交换膜氢燃料电池热管理系统，包括热管理循环回路，所述热管理循环回路依次循环连接的电堆、水泵以及温度调节装置，所述热管理循环回路中流动有液体介质；所述温度调节装置包括半导体制冷器以及相连接的第一水箱和第二水箱，所述半导体制冷器包括吸热导体以及放热导体，所述吸热导体设置于所述第一水箱，当所述液体介质流经所述第一水箱时进行冷却散热处理；所述放热导热设置于所述第二水箱，当所述液体介质流经所述第二水箱时进行加热升温处理。通过本实用新型专利技术实现降低热管理系统中的流阻，以降低水泵投入成本。本。本。

【技术实现步骤摘要】
一种质子交换膜氢燃料电池热管理系统


[0001]本技术涉及燃料电池
，特别涉及一种质子交换膜氢燃料电池热管理系统。

技术介绍

[0002]燃料电池技术作为21世纪人类利用可再生能源的最主要的关键技术之一，而质子交换膜氢燃料电池(简称PEMFC)是其中一项重要的燃料电池技术，具有不错的发展前景。质子交换膜氢燃料电池是通过外部提供氢气及空气进入燃料电池内部发生电化学反应产生电能驱动负载运行，但是要使燃料电池能正常有效的运行除了氢气及空气的供给，还对温度有着严格的要求。所以热管理系统就是为了满足燃料电池在不同运行工况条件下对温度的要求。
[0003]其中，热管理系统是以液体介质为媒介，通过水泵作为其主要驱动来源，在高温条件下，利用散热部件(如散热器)将液体介质的热量排出系统外，以保证电堆维持在最适宜的温度工作；在低温条件下，通过加热部件(如水加热器)将液体介质进行加热，以保证电堆快速正常启动。在相关技术中，由于水加热器的加热原理通过将液体介质流经狭小且蜿蜒的流道，利用包裹在流道外侧的发热丝对液体介质进行加热升温，对液体介质所产生的的流阻较大，以致使水泵相应要选择较大的扬程，从而导致水泵投入成本增加。

技术实现思路

[0004]本技术的主要目的是提出一种质子交换膜氢燃料电池热管理系统，旨在实现降低热管理系统中的流阻，以降低水泵投入成本。
[0005]为实现上述目的，本技术提出一种质子交换膜氢燃料电池热管理系统，包括热管理循环回路，所述热管理循环回路依次循环连接的电堆、水泵以及温度调节装置，所述热管理循环回路中流动有液体介质；所述温度调节装置包括半导体制冷器以及相连接的第一水箱和第二水箱，所述半导体制冷器包括吸热导体以及放热导体，所述吸热导体设置于所述第一水箱，当所述液体介质流经所述第一水箱时进行冷却散热处理；所述放热导体设置于所述第二水箱，当所述液体介质流经所述第二水箱时进行加热升温处理。
[0006]可选地，所述吸热导体为N型半导体块且所述放热导体为P型半导体块，或，所述吸热导体为P型半导体块且所述放热导体为N型半导体块。
[0007]可选地，所述第一水箱的进水端以及出水端分别通过第一管路以及第二管路与所述热管理循环回路连通；所述第二水箱的进水端以及出水端分别通过第三管路与第四管路与所述热管理循环回路连通，且所述第三管路与所述热管理循环回路的连接处设置有节温器。
[0008]可选地，所述第二水箱通过第五管路连接热回收系统，所述热回收系统用于对加热升温后的所述液体介质进行回收利用。
[0009]可选地，所述热管理循环回路还包括散热器，所述散热器与所述温度调节装置并
联连接，所述散热器用于对所述液体介质进行冷却散热处理。
[0010]可选地，所述第一管路上设置有二通阀。
[0011]可选地，所述热管理循环回路还包括过滤器，所述过滤器设置在所述温度调节装置与所述电堆之间；所述过滤器用于对所述液体介质进行杂质过滤。
[0012]可选地，所述热管理循环回路还包括膨胀水箱，所述膨胀水箱的补水管路连接所述水泵的入口端。
[0013]可选地，所述膨胀水箱的排气管路连接所述电堆的入口端，所述排气管路上设置有去离子器。
[0014]可选地，所述电堆的入口端设置有温度传感器，所述温度传感器与所述温度调节装置电性连接。
[0015]与现有技术相比，本技术的有益效果：
[0016]本技术通过将水加热器替换成温度调节装置，利用温度调节装置对液体介质进行冷却散热或加热升温处理，以保证电堆维持在最适宜的温度工作以及保证电堆快速正常启动。同时，由于温度调节装置是通过半导体制冷器的吸热导体以及放热导体分别对第一水箱以及第二水箱中的液体介质进行冷却散热或加热升温，相比起水加热器，水箱结构的温度调节装置对液体介质的流阻相对较小，从而在选择水泵时可以选用扬程小且价格便宜的水泵，达到降低水泵投入成本的目的。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本技术质子交换膜氢燃料电池热管理系统一实施例的结构示意图其一；
[0019]图2为本技术质子交换膜氢燃料电池热管理系统一实施例的结构示意图其二。
[0020]图中所标各部件的名称如下：
[0021]标号名称标号名称1热管理循环回路2电堆3水泵4温度调节装置5半导体制冷器501吸热导体502放热导体6第一水箱601第一管路602第二管路603二通阀7第二水箱701第三管路702第四管路703节温器704第五管路8热回收系统9散热器10过滤器11膨胀水箱
12去离子器13温度传感器
具体实施方式
[0022]下面将结合本技术中的附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0023]本实施例公开了一种质子交换膜氢燃料电池热管理系统，参考附图1，包括热管理循环回路1，热管理循环回路1依次循环连接的电堆2、水泵3以及温度调节装置4，热管理循环回路1中流动有液体介质；温度调节装置4包括半导体制冷器5以及相连接的第一水箱6和第二水箱7，半导体制冷器5包括吸热导体501以及放热导体502，吸热导体501设置于第一水箱6，当液体介质流经第一水箱6时进行冷却散热处理；放热导体设置于第二水箱7，当液体介质流经第二水箱7时进行加热升温处理。
[0024]本实施例通过将水加热器替换成温度调节装置4，利用温度调节装置4对液体介质进行冷却散热或加热升温处理，以保证电堆2维持在最适宜的温度工作以及保证电堆2快速正常启动。同时，由于温度调节装置4是通过半导体制冷器5的吸热导体501以及放热导体502分别对第一水箱6以及第二水箱7中的液体介质进行冷却散热或加热升温，相比起水加热器，水箱结构的温度调节装置4对液体介质的流阻相对较小，从而在选择水泵3时可以选用扬程小且价格便宜的水泵3，达到降低水泵3投入成本的目的。同时，由于半导体制冷器5热惯性非常小，制冷制热时间很快，在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟半导体制冷器5就能达到最大温差，实现液体介质的快速冷却以及加热。
[0025]具体的，吸热导体501为N型半导体块且放热导体502为P型半导体块，或，吸热导体501为P型半导体块且放热导体502为N型半导体块。如此设置，利用半导体制冷器5中的帕尔贴效应，其中帕尔贴效应是指当有电流通过不同的导体组成的回路时，除产生不可逆的焦耳热外，在不同导体的接头处随着电流方向的不同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种质子交换膜氢燃料电池热管理系统，其特征在于：包括热管理循环回路，所述热管理循环回路依次循环连接的电堆、水泵以及温度调节装置，所述热管理循环回路中流动有液体介质；所述温度调节装置包括半导体制冷器以及相连接的第一水箱和第二水箱，所述半导体制冷器包括吸热导体以及放热导体，所述吸热导体设置于所述第一水箱，当所述液体介质流经所述第一水箱时进行冷却散热处理；所述放热导体设置于所述第二水箱，当所述液体介质流经所述第二水箱时进行加热升温处理。2.根据权利要求1所述的质子交换膜氢燃料电池热管理系统，其特征在于：所述吸热导体为N型半导体块且所述放热导体为P型半导体块，或，所述吸热导体为P型半导体块且所述放热导体为N型半导体块。3.根据权利要求1所述的质子交换膜氢燃料电池热管理系统，其特征在于：所述第一水箱的进水端以及出水端分别通过第一管路以及第二管路与所述热管理循环回路连通；所述第二水箱的进水端以及出水端分别通过第三管路与第四管路与所述热管理循环回路连通，且所述第三管路与所述热管理循环回路的连接处设置有节温器。4.根据权利要求3所述的质子交换膜氢燃料电池热管理系统，其特征在于：所述第二水箱通过第...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭跃新，曹桂军，吴苗丰，罗少伟，付苏明，王亮，
申请(专利权)人：深圳市氢蓝时代动力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：