[发明专利]一种真空保温燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明属于质子交换膜燃料电池领域，尤其涉及燃料电池保温系统。

背景技术

燃料电池发电系统具有在一定温度范围内性能达到最佳的特点。由于燃料电池结构及工艺不同，其最佳工作温度区间有所差异，一般燃料电池最佳工作温度区间在60-75℃之间。燃料电池工作过程是一个化学反应过程，温度是影响化学反应进程的一个重要因素，所以当燃料电池处于低温情况下，其化学反应进程会变慢，性能会变差，尤其当环境温度降至零下时，由于燃料电池自身生成水的特点，如果保存不当，很容易结冰，损伤膜电极，从而使燃料电池出现损坏，无法实现零下的启动运行。

为解决上述问题，现有技术中一般采取对燃料电池堆进行保温处理的措施，通过外部保温壳对燃料电池堆保温。上述现有技术的不足是：尽管其能对燃料电池堆有一定保温作用，但无法实现对整个系统的保温，当燃料电池停止工作以后，由于没有隔离，管道与燃料电池堆内部相通，通过热传导，燃料电池堆的温度仍会很快降到与环境相同的温度，当燃料电池系统再次运行时，温度仍然不是最佳工作温度，仍需要靠自身反应来升温。如果环境温度处于零下，燃料电池堆会被冻坏，为避免冻坏，需要对燃料电池堆进行吹扫处理，吹尽生成水，当经过一段时间而再次启动时，需要漫长的升温过程后才能正常运行，这样将消耗大量能量。图2是现有技术中的一种燃料电池堆保温系统示意图，空气依次经空气过滤器、空气泵、加热增湿器后，穿过堆保温壳后进入燃料电池堆，参与反应后尾气直接排出；氢气经氢气流量控制器、壳外氢气入电磁阀、氢气加热增湿器后穿过堆保温壳后进入燃料电池堆参与反应，尾气经壳外氢气出电磁阀排出；冷却液流经冷却液泵后进入节温器后分成两路，一路进入散热器，然后进入燃料电池堆，形成外循环，一路直接与散热器并行进入燃料电池堆，形成内循环。电力输出正极管线与普通正极继电器相连，电力输出负极管线与普通负极继电器相连，二者与用电器相连，形成回路，对外输出电力。控制电缆管线控制燃料电池系统运行。

发明内容

为了克服燃料电池发电系统存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种真空保温燃料电池系统，为燃料电池发电系统提供保温，克服燃料电池发电系统存在的上述不足，提高燃料电池性能和实现快速零下低温启动。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种真空保温燃料电池系统，包括保温壳体、燃料电池堆、空气系统、氢气系统、冷却系统和电力系统，燃料电池堆置于保温壳体内，其特征在于：所述保温壳体是具有真空夹层的壳体，保温壳体外设有对壳体内抽真空设备。

所述一种真空保温燃料电池系统，其特征在于：所述空气系统、氢气系统、冷却系统和电力系统分成壳内部分和壳外部分，空气系统、氢气系统和冷却系统的壳内部分和壳外部分通过电磁阀控制通断，电力系统壳内部分和壳外部分通过真空继电器控制通断。

所述一种真空保温燃料电池系统，其特征在于：

所述保温壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体是槽型壳体，槽型壳体壁是具有真空夹层的双壳结构，上壳体下沿带有外翻边，外翻边上均匀设有螺钉通孔；所述下壳体是槽型壳体，槽型壳体壁是具有夹层的双壳结构，双壳结构的夹层分成两部分，沿下壳体上口的一周是中空层，其余部分是下真空层，中空层和下真空层之间由隔板密封分隔，下真空层是密闭空间，下壳体上口面板上设有与上壳体下沿外翻边上螺钉通孔相对应的螺纹孔，螺纹孔沉降于中空层中，下壳体上口面板螺纹孔内侧设有两道密封圈槽，密封圈置于密封圈槽内，上口面板的两道密封圈槽之间位置开有密封圈抽真空孔与中空层相通，下壳体下真空层的槽壁上开有贯通槽壁并与槽壁密闭空间密封的空气系统连接管、氢气系统连接管、冷却系统连接管和电力系统连接管，空气系统连接管包括空气入管路和空气出管路，氢气系统连接管包括氢气入管路和氢气出管路，冷却系统连接管包括冷却液出管路和冷却液入管路，电力系统连接管包括正极电缆管线、负极电缆管线和控制电缆管线；上壳体下沿与下壳体上口相配合，通过螺钉紧密连接；

所述空气系统壳内部分包括壳内空气入电磁阀、空气加热增湿器和壳内空气出电磁阀，壳内空气入电磁阀入口与下壳体下真空层的空气入管路内口连接，壳内空气入电磁阀出口通过管路连接空气加热增湿器入口，空气加热增湿器出口与燃料电池堆空气入口连接，燃料电池堆空气出口与壳内空气出电磁阀入口连接，壳内空气出电磁阀出口连接下壳体下真空层的空气出管路内口；