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无泵式螺旋驱动质子交换膜燃料电池冷却系统技术方案

技术编号:46006061 阅读:8 留言:0更新日期:2025-08-01 19:10
本发明专利技术公开一种适用于质子交换膜燃料电池的无泵式电驱动冷却系统。在冷却流道内布置正逆旋交替的螺旋杆阵列,外部电机驱动螺杆同步同向旋转,利用反向螺旋叶片产生同向推力驱动冷却液循环,替代泵体实现无泵化闭式流动。电机与燃料电池控制系统电连接,根据电堆温度动态调节螺杆转速,控制流速及湍流强度。螺旋杆叶片与流道内壁的精密间隙通过旋转剪切打破层流,强化湍流换热,将膜电极温差控制在5℃以内。系统兼具紧凑、低耗、高可靠性,为燃料电池提供高效无泵化热管理方案。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于质子交换膜燃料电池热管理,具体涉及无泵式螺旋驱动质子交换膜燃料电池冷却系统


技术介绍

0、技术背景

1、质子交换膜燃料电池在电化学反应中会产生大量废热,膜电极工作温度需严格控制在60-80℃区间以保证电解质膜稳定性及电池寿命。当膜电极温差过大时,电解质膜降解加速,显著影响电池寿命。作为热管理核心组件,冷却流道的流体流动均匀性与传热效率直接决定电堆运行稳定性,而传统液冷系统的泵驱动模式与被动传热结构存在多重技术瓶颈。

2、现有液冷循环系统普遍依赖离心泵、柱塞泵等机械泵体驱动冷却液流动。此类泵体存在以下问题:

3、1.能耗与布局矛盾:泵体功耗占系统总功耗的5%-10%,且需独立安装空间,与燃料电池紧凑化、高功率密度的发展趋势不匹配;

4、2.可靠性风险:泵的叶轮、密封件等运动部件长期接触冷却液,易受电堆内碳粉、金属离子等杂质影响,导致磨损或堵塞,增加系统故障风险;

5、3.工况适应性不足:传统泵体仅能提供固定流量,无法根据电堆负载动态调整散热能力,即低负载时易造成 “过度泵送” 浪费能本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.无泵式螺旋驱动质子交换膜燃料电池冷却系统,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的无泵式螺旋驱动质子交换膜燃料电池冷却系统,其特征在于,所述螺旋杆直径为所述冷却通道的深度与宽度的2/5,形成适配燃料电池紧凑布局的微流道结构。

3.根据权利要求1所述的无泵式螺旋驱动质子交换膜燃料电池冷却系统,其特征在于,所述螺旋杆阵列的每根螺旋杆的外螺旋叶片螺距为0.95mm,外叶片外径与流道内壁间隙为0.04mm,通过精密间隙设计实现高效流体剪切与定向驱动。

4.根据权利要求1所述的无泵式螺旋驱动质子交换膜燃料电池冷却系统,其特征在于,所述电驱动系统的传动机构...

【技术特征摘要】

1.无泵式螺旋驱动质子交换膜燃料电池冷却系统,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的无泵式螺旋驱动质子交换膜燃料电池冷却系统,其特征在于,所述螺旋杆直径为所述冷却通道的深度与宽度的2/5,形成适配燃料电池紧凑布局的微流道结构。

3.根据权利要求1所述的无泵式螺旋驱动质子交换膜燃料电池冷却系统,其特征在于,所述螺旋杆阵列的每根螺旋杆的外螺旋叶片螺距为0.95mm,外叶片外径与流道内壁间隙为0.04mm,通过精密间隙设计实现高效流体剪切与定向驱动。

4.根据权利要求1所述的无泵式螺旋驱动质子交换膜燃料电池冷却系统,其特征在于,所述电驱动系统的传动机构包括皮带齿轮组、齿轮直接啮合、链条传动组件或等效传动方式,用于将外部电机的动力传递至螺旋杆阵...

【专利技术属性】
技术研发人员:左青松王广源沈壮张翮辉马颖李艳王勇卢志理
申请(专利权)人:湘潭大学
类型:发明
国别省市:

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