【技术实现步骤摘要】
本技术涉及燃料电池，特别涉及一种液冷燃料电池堆。
技术介绍
1、燃料电池是一种非燃烧过程的电化学能转换装置，将氢气和氧气的化学能连续不断地转换为电能。与传统电池最大不同之处是燃料电池是发电设备而不是储能设备。氢燃料电池与常见的锂电池相比，系统更为复杂，为了维持电堆的正常工作，氢燃料电池系统还需要氢气供应系统、水管理系统、空气系统等外部辅助子系统的协同配合，对应的系统部件有氢循环泵、氢瓶、空气压缩机。电堆是整个电池系统的核心，包括由膜电极、双极板构成的各电池单元以及集流板、端板、密封圈等。膜电极的关键材料是质子交换膜、催化剂、气体扩散层，这些部件及材料的耐久性(与其他性能)决定了电堆的使用寿命和工况适应性。近年来，氢燃料电池技术研究集中在电堆、双极板、控制技术等方面。
2、温度对燃料电池的热管理影响比较大，工作状态下，燃料电池对工作温度区间有一定要求。那一定要采取相应的散热措施来保证电池的工作温度，目前最普及的方案是风冷和液冷。
3、液冷和风冷的散热效率完全不是一个量极的；首先，导热系数完全不同，冷却液的导热系数是空气的几十倍，因此作为热量载体和风冷相比较液冷先天具备载热量打，流阻低，换热效率高，这也决定了风冷系统在最大散热能力上是没什么可能匹敌液冷的；其次，风冷和液冷的散热效率不同，在高温下，液冷系统可以为燃料电池更快的散热，从而维持合适的温度，从而保持氢燃料电池的最高效率、最稳定运行功况。
4、燃料电池技术是氢能发展的重中之重，从零部件生产到系统的自主研发，再到乘用车、商用车的整合，燃料电池
5、由于全球性能源紧缺问题日趋突出以及环境保护和可持续发展的迫切要求，燃料电池因其突出的优越性得到了蓬勃的发展；目前，洁净电站、便携式电源即将进入商业化阶段，燃料电池的应用进入实验阶段。
6、低碳减排是国家能源战略转变的发展路径之一，现在我国已经从自行车大国在逐渐向电动车大国发展，而氢能拥有零排放、无污染的优势，例如氢能自行车在行驶的时候排放的只有水，既能满足环保方面的要求，还能保证城市里的快速通勤需求，可谓是一举两得。
7、从使用需求来看，在自行车上搭载氢能作为动力源首先要保证氢燃料电池满足自行车的功率需求，具有一定的动力性；其次在空间布置上要尽可能体积小，提高载具的空间利用率；最后要保证氢燃料电池质量要小，从而不至于使得自行车的整备质量过大，导致能量利用率低。因此在氢能自行车领域，小功率燃料电池是最佳使用设备。
8、现有的小功率燃料电池设备中主要是采用风冷方案，但风冷的使用是以快速且低温的气体流动带走燃料电池堆的热量，自行车的一般行驶速度为3～5m/s，在这种空气流速下，风冷方案一般不能满足燃料电池堆的散热需求；再者空气速度的不稳定状态同样会影响不容易控制氢燃料电池堆的温度和湿度不能最大程度上使燃料电池工作在最佳工况。空冷堆需要舍弃外围设备，精简系统整体，直面外界环境，以使得空气流通，但同时流动的空气中杂质颗粒、灰尘等摧残氢燃料电池堆的工作环境，追求环境缺乏可控性时的性能。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本技术提供一种液冷燃料电池堆。
2、为了实现上述目的，本技术技术方案如下：
3、本技术提供一种液冷燃料电池堆，包括：电堆、空气系统、氢气系统和水热管理系统、尾排管道系统；所述电堆分别与空气系统、氢气系统和水热管理系统、尾排管道系统连通；
4、所述氢气系统包括进氢组件、汽水分离器、氢气循环泵组件；所述进氢组件与电堆的进氢口连通，用于将氢气输送至电堆内；所述汽水分离器与电堆的出氢口连通，用于分离出未反应完全的氢气和产物水；所述氢气循环泵组件还分别与汽水分离器、电堆的进氢口连通，用于将汽水分离器分离的氢气输送至电堆，所述汽水分离器还与尾排管道系统连通，用于将水产物输送至尾排管道系统排出；所述尾排管道系统还与电堆的排气口连通；
5、所述空气系统包括鼓风机、过滤组件、空气压力组件、空气背压阀；所述鼓风机分别与过滤组件、空气压力组件连通，用于将过滤组件过滤后的空气输送至空气压力组件，所述空气压力组件还与电堆的空气入口连通；所述空气背压阀设置在尾排管道系统上；
6、所述水热管理系统包括循环水泵组件、设置在循环水泵组件上的进水温度组件、出水温度组件；所述循环水泵组件还与电堆连通。
7、优选的，所述液冷燃料电池堆还包括框架，所述电堆、空气系统、氢气系统和水热管理系统、尾排管道系统均设置设置在框架内。
8、优选的，所述氢气循环泵组件包括氢气循环泵、与氢气循环泵连通的氢管一和氢管二；所述氢管一与汽水分离器的出氢气口连通，所述氢管二与电堆的进氢口连通，用于将汽水分离器分离的氢气输送至电堆。
9、优选的，所述进氢组件包括储氢瓶、与储氢瓶连通的进氢管，所述进氢管另一端与电堆的进氢口连通。
10、优选的，所述过滤组件设为空气滤芯，用于空滤去除气体杂质。
11、优选的，所述空气压力组件包括空气压力泵、与空气压力泵连通的进气压力管和出气压力管；所述进气压力管与鼓风机连通；所述出气压力管与电堆的空气入口连通。
12、优选的，所述循环水泵组件包括循环水泵、与循环水泵连通的两位三通阀、与两位三通阀连通的进水管和出水管；所述两位三通阀一端经进水管与电堆的进水口，另一端经出水管与电堆的出水口连通；所述进水温度组件设置在进水管上，用于检测进水的温度，所述出水温度组件设置在出水管上，用于检测出水温度。
13、优选的，所述进水温度组件包括进水温度传感器，所述出水温度组件包括出水温度传感器。
14、采用本技术的技术方案，具有以下有益效果：
15、本技术方案与小功率风冷燃料电池堆系统或其他形式液冷燃料电池堆的方案相比较具有散热效果好，电堆的工作环境好、受外界变化影响幅度小、结构紧凑、空间利用率高、应用前景广、使用寿命长，实现了液冷燃料电池堆的高效稳定工作，并保持在最佳工况，达到了预期效果，成本低廉，能够达到氢能自行车搭载的小功率水冷燃料电池系统的需求。
16、本技术包含燃料电池系统台架、燃料电池堆、空气路系统组件、氢气路系统组件、水热管理系统组件，采用自主研发的整体布置策略将液冷散热的燃料电池堆和辅助子系统的零部件以及电控系统集成在体积比较小的台架上。根据燃料电池系统运行的实际工况通过储氢瓶中释放出的氢气以及空滤器进入的空气来到电堆内部流道通过膜电极实现电化学反应产生电能对外做功。反应产物只有水，清洁环保，并且生成的水预留有专门的排水管路与液冷热管理系统相联系，不会影响系统内的正常运作。
17、本方案改善了以往小功率风冷堆的工作环境较为恶劣，提升燃料电池的结构紧凑性、电堆及零部件的耐久性和寿命等至关重要的因素，使微型水冷燃料电池系统得以推广；液冷散热能够接受由电子信号传来的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种液冷燃料电池堆，其特征在于，包括：电堆、空气系统、氢气系统和水热管理系统、尾排管道系统；所述电堆分别与空气系统、氢气系统和水热管理系统、尾排管道系统连通；
2.根据权利要求1所述的液冷燃料电池堆，其特征在于，所述液冷燃料电池堆还包括框架，所述电堆、空气系统、氢气系统和水热管理系统、尾排管道系统均设置在框架内。
3.根据权利要求2所述的液冷燃料电池堆，其特征在于，所述氢气循环泵组件包括氢气循环泵、与氢气循环泵连通的氢管一和氢管二；所述氢管一与汽水分离器的出氢气口连通，所述氢管二与电堆的进氢口连通，用于将汽水分离器分离的氢气输送至电堆。
4.根据权利要求3所述的液冷燃料电池堆，其特征在于，所述进氢组件包括储氢瓶、与储氢瓶连通的进氢管，所述进氢管另一端与电堆的进氢口连通。
5.根据权利要求1所述的液冷燃料电池堆，其特征在于，所述过滤组件设为空气滤芯，用于空滤去除气体杂质。
6.根据权利要求1所述的液冷燃料电池堆，其特征在于，所述空气压力组件包括空气压力泵、与空气压力泵连通的进气压力管和出气压力管；所述进气压力管与鼓风机
7.根据权利要求2所述的液冷燃料电池堆，其特征在于，所述循环水泵组件包括循环水泵、与循环水泵连通的两位三通阀、与两位三通阀连通的进水管和出水管；所述两位三通阀一端经进水管与电堆的进水口，另一端经出水管与电堆的出水口连通；所述进水温度组件设置在进水管上，用于检测进水的温度，所述出水温度组件设置在出水管上，用于检测出水温度。
8.根据权利要求7所述的液冷燃料电池堆，其特征在于，所述进水温度组件包括进水温度传感器，所述出水温度组件包括出水温度传感器。
...【技术特征摘要】
1.一种液冷燃料电池堆，其特征在于，包括：电堆、空气系统、氢气系统和水热管理系统、尾排管道系统；所述电堆分别与空气系统、氢气系统和水热管理系统、尾排管道系统连通；
2.根据权利要求1所述的液冷燃料电池堆，其特征在于，所述液冷燃料电池堆还包括框架，所述电堆、空气系统、氢气系统和水热管理系统、尾排管道系统均设置在框架内。
3.根据权利要求2所述的液冷燃料电池堆，其特征在于，所述氢气循环泵组件包括氢气循环泵、与氢气循环泵连通的氢管一和氢管二；所述氢管一与汽水分离器的出氢气口连通，所述氢管二与电堆的进氢口连通，用于将汽水分离器分离的氢气输送至电堆。
4.根据权利要求3所述的液冷燃料电池堆，其特征在于，所述进氢组件包括储氢瓶、与储氢瓶连通的进氢管，所述进氢管另一端与电堆的进氢口连通。
5.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李碧，韦瑜宏，冯之炘，杨海棠，李瑞，
申请(专利权)人：广东蓝轩氢能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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