[实用新型]一种延长燃料电池电堆低温储存时间的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，尤其涉及质子交换膜燃料电池低温储存技术。

背景技术

燃料电池在汽车上应用，需要使燃料电池适用于寒冷低温环境。因为燃料电池汽车会在各种各样的气候中行驶，在冬季，寒冷的天气将给质子交换燃料电池带来很大的危害，温度过低会使燃料电池工作效率下降，特别是当燃料电池不工作时，电池堆的温度将会降至零度以下，质子膜中的液态水将会结冰从而膨胀，膨胀产生的应力将破坏质子膜，使燃料电池无法继续正常工作。因此，在温度低于零度以下时，保证质子膜不结冰，对于燃料电池汽车适用于寒冷气候地区是必须解决的技术问题。

目前燃料电池汽车对质子膜的防冻问题通常是在不工作时，将反应物氢气、空气和电池堆中的水排除，在下一次工作之前进行加湿和预热，来达到电池堆正常工作时所需的温度和湿度；或者采用余热利用和隔热保温技术，通过在燃料电池堆外部布置一层绝热材料，增大电池堆与外界的传热热阻，从而降低电池堆自身的热量损失；还有在绝热层内部布置一层吸热储能材料，以吸收电池堆工作时排除的多余热量，在电堆温度低于特定温度时材料放热，实现车用燃料电池的保温。这些方法都对燃料电池的保温具有有益的效果，但是都没有隔断电池堆与各流体系统之间的联系，对保温效果有影响。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种隔断电堆与燃料电池各流体系统之间的联系的装置，使燃料电池汽车在寒冷气候中使用时，可延长燃料电池低温储存时间。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种延长燃料电池电堆低温储存时间的装置，包括燃料电池模块，燃料电池模块的外部设有保温层，其特征在于所述燃料电池模块的流体的进、出口连接有隔热管路，燃料电池模块通过隔热管路分别与燃料电池系统对应的流体管路连接，所述隔热管路由一段保温管及在保温管的两端各连接一个阀构成，其中保温管上接有排放阀，隔热管路中的阀和保温管外套覆有橡塑保温管，隔热管路与燃料电池模块出口连接处套覆有橡塑保温管。

本实用新型所述一种延长燃料电池电堆低温储存时间的装置，其特征在于所述燃料电池模块的流体的进、出口连接有隔热管路是在冷却液进出口连接有隔热管路或者在冷却液进出口、空气进出口和氢气进出口都连接有隔热管路。

本实用新型所述一种延长燃料电池电堆低温储存时间的装置，其特征在于所述隔热管路中的保温管的管径与燃料电池系统对应的流体管路的管径相同。

本实用新型所述一种延长燃料电池电堆低温储存时间的装置，其特征在于所述隔热管路中的保温管长1-10cm。

本实用新型所述一种延长燃料电池电堆低温储存时间的装置，其特征在于所述保温管上的排放阀通过与保温管连接的保温支管连接。

本实用新型的使用方法是：在燃料电池系统工作时，隔热管路中保温管两端的阀呈开启状态，保温管上的排放阀呈关闭状态；燃料电池系统停止工作后，隔热管路中保温管两端的阀在低温储存前关闭，保温管上的排放阀此时开启，排放出管中流体及利用排放阀对保温管抽真空，排放及抽真空处理完毕后，关闭排放阀。

本实用新型的原理是：在燃料电池模块外设保温层的基础上，再用隔热管路隔断燃料电池模块与燃料电池系统管路及零部件的流体连接，从而减小以流体为热传导介质的热传递及热对流。保证燃料电池模块隔热的严密，达到延长燃料电池低温储存的时间的目的。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、燃料电池汽车在寒冷气候中使用时，能够延长燃料电池低温储存的时间；

2、结构简单，辅助元件较少，控制简单，可靠性较高。

3、大幅减小低温启动前冷却循环液次数；

4、减小管路及零部件保温装置的复杂性。

附图说明

本实用新型共有附图四幅，其中

图1是延长燃料电池低温储存时间的装置结构示意图。

图2是只在冷却循环系统接有隔热管路的结构示意图。

图3是冷却液进出口连接有隔热管路的燃料电池模块对比试验时间-温度曲线图。

图4是冷却液进出口、空气进出口和氢气进出口都连接有隔热管路的燃料电池模块对比试验时间-温度曲线图。

附图中，1、燃料电池电堆模块，2、保温层，3、隔热管路部分，4、空气进口，4’、空气出口，5、冷却液进口，5’、冷却液出口，6、氢气出口，6’、氢气进口，7、氢气路零部件及管路连接件，8、冷却路零部件及管路连接件，9、空气路零部件及管路连接件，10、阀，11、保温管，12保温支管，13、排放阀，14、冷却泵，15、散热风扇，16、冷却液箱。

具体实施方式