[发明专利]一种燃料电池热平衡“气-气-气”三相热交换系统

说明书

本发明提供了一种燃料电池热平衡“气‑气‑气”三相热交换系统，包括包括氢气输送管道，压缩空气输送管道，去离子水输送管道，燃料电池堆，其特征在于：还包括设置于氢气输送管道和压缩空气输送管道上可实现两者热交换的热交换装置。本发明通过氢气温度传感器与压缩空气温度传感器来检测氢气和压缩空气的温度，再通过中央处理器接受信号并处理信号控制热交换装置的热交换风机降低了压缩后的空气的温度，又利用热交换装置中的多个氢气毛细管、多个空气毛细管与热交换翅片的大面积接触传热使得压缩空气的热量快速补偿给氢气的温度，两者温差快速降低，保证电池正常寿命，不快速老化，还通过补偿加热器加热去离子水使其可以快速冷启动。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别是一种用于燃料电池热平衡的热交换系统。

背景技术

目前燃料电池系统燃料使用压缩氢气，国内目前压缩氢气压力能够达到35MPa，为避免高压状态下氢气对膜电极的冲击损耗，氢气经多级减压后，才能够进入燃料电池电堆。

根据波义耳定律和查理-盖吕萨克定律，一定量气体，体积和压力的乘积与热力学温度成正比，故氢气经减压后温度下降。现有技术压缩后的压缩空气温度过高，进入燃料电池电堆的氢气温度低于进入燃料电池电堆的压缩空气温度，造成燃料电池电堆梯度温差及膜电极两侧梯度温差，膜电极长时间处于梯度温差工作条件下易发生加速老化和破损现场，严重影响了燃料电池的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种燃料电池热平衡“气-气-气”三相热交换系统。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种燃料电池热平衡“气-气-气”三相热交换系统包括：包括氢气输送管道，压缩空气输送管道，去离子水输送管道，燃料电池堆，还包括设置于氢气输送管道和压缩空气输送管道上可实现两者热交换的热交换装置。

氢气输送管道、压缩空气输送管道、去离子水输送管道分别通有燃料电池堆反应所需的氢气、压缩空气、去离子水，在氢气输送管道和压缩空气输送管道上的热交换装置使得原本压缩空气过高的热量传递给温度过低的氢气，通过热交换来实现缩小两者温差。

在上述的一种燃料电池热平衡“气-气-气”三相热交换系统中，所述热交换装置包括壳体、所述壳体内部的热交换翅片、所述壳体下方的热交换风机、与所述热交换翅片紧贴的氢气毛细管组件和压缩空气毛细管组件，所述的氢气毛细管组件两侧分别设有氢气进口和氢气出口，所述的氢气进口和氢气出口分别接入氢气输送管道两侧；所述的压缩空气毛细管组件两侧分别设有空气进口和空气出口，所述的空气进口和空气出口分别接入压缩空气输送管道两侧。

壳体作为热交换装置其他部件的外壳，热交换风机通过风来加速传递热量，氢气毛细管组件和压缩空气毛细管组件与热交换翅片紧贴加速传递热量，氢气输送管道的氢气从氢气进口进入再从氢气出口出去，压缩空气输送管道的压缩空气从空气进口进入再从空气出口出去。

在上述的一种燃料电池热平衡“气-气-气”三相热交换系统中，所述氢气毛细管组件包括设置于所述壳体外侧与氢气进口相连的氢气进气管、设置于所述壳体外侧与氢气出口相连的氢气出气管、分别与所述氢气进气管和氢气出气管相连的氢气连接管、横穿所述壳体与壳体两侧氢气连接管相连的氢气毛细管，所述壳体设有与氢气毛细管口径匹配的氢气通孔；所述压缩空气毛细管组件包括设置于所述壳体外侧与空气进口相连的空气进气管、设置于所述壳体外侧与空气出口相连的空气出气管、分别与所述空气进气管和空气出气管相连的空气连接管、横穿所述壳体与壳体两侧空气连接管相连的空气毛细管，所述壳体设有与空气毛细管口径匹配的空气通孔。