[实用新型]一种空冷燃料电池高空环境适应性调节装置

说明书

本实用新型涉及一种空冷燃料电池高空环境适应性调节装置，包括气体增压动力源、注入空气风道、调节装置以及检测装置，气体增压动力源位于所述风道的进风口处，空冷燃料电池电堆位于风道的中段，空冷燃料电池电堆的周边与风道密封连接，使风道内的空气全部从空冷燃料电池电堆的阴极流道流过，所述调节装置和检测装置设置在风道内。通过涡轮增压风扇提升空冷型燃料电池阴极空气的工作压力，从而增加阴极的供氧浓度与温度；通过温湿度调节装置，进一步改善供给空气的温湿度特性，可以使电堆可靠工作在5000～10000米高空，大大拓展了电动无人机的应用空间。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体指一种空冷燃料电池高空环境适应性调节装置。

背景技术

空冷型燃料电池应用于无人机，在高空飞行时，由于氧气浓度与环境温度的双重下降，导致电堆性能大幅衰减，无法驱动无人机可靠飞行。海拔高度每上升1000米，大气气压下降10KPa左右，氧气浓度下降1.5％，温度下降6.5℃。实验表明，海拔高度每上升300米左右，燃料电池性能下降1.5％，当海拔高度超过3500米，燃料电池性能衰减至额定性能的80左右。如果海拔高度进一步升高，电池性能将加速衰减，系统存在崩溃的危险。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种空冷燃料电池高空环境适应性调节装置，根据燃料电池工作中出现的不同情况，对燃料电池进行适应性调整，以改善燃料电池的工作温度，改善并提高电池性能。

本实用新型的技术方案如下：一种空冷燃料电池高空环境适应性调节装置，包括气体增压动力源、注入空气风道、调节装置以及检测装置，气体增压动力源位于所述风道的进风口处，空冷燃料电池电堆位于风道的中段，空冷燃料电池电堆的周边与风道密封连接，使风道内的空气全部从空冷燃料电池电堆的阴极流道流过，所述调节装置和检测装置设置在风道内。

作为本实用新型的其中一种优化方案，较佳地，所述风道的出口为收缩式尾喷口，正常段与收缩段风道面积比大于3。

作为本实用新型的其中一种优化方案，较佳地，所述收缩式尾喷口的末端设置有开合度可调节的阻力孔，开合方式为电子螺旋开合。

作为本实用新型的其中一种优化方案，较佳地，所述气体增压动力源为高速可调涡轮增压风扇。

作为本实用新型的其中一种优化方案，较佳地，所述调节装置包括高速可调涡轮增压风扇的气体出口对应的风道位置设置有气体加热器，所述气体加热器为电阻丝或者PTC加热器。

作为本实用新型的其中一种优化方案，较佳地，所述调节装置包括环绕设置在气体加热器与电堆之间的风道段的超声雾化喷水装置，所述超声雾化喷水装置包括储水装置和超声雾化换能器，超声雾化换能器呈阵列排列，储水装置内设置有吸水高分子泡沫棉，吸水高分子泡沫棉的一侧与超声雾化换能器的入水口侧充分接触，通过毛细力实现无方向性向超声雾化换能器连续传输水。

作为本实用新型的其中一种优化方案，较佳地，所述检测装置包括设置在超声雾化喷水装置与电堆之间的风道段温湿度传感器，用于监控电堆阴极进口空气的温度和湿度。

作为本实用新型的其中一种优化方案，较佳地，所述检测装置包括设置在空冷燃料电池电堆的出口与收缩段风道之间的腔体内的风压风速传感器和温度传感器。

作为本实用新型的其中一种优化方案，较佳地，所述检测装置与中央控制单元连接，中央控制单元根据检测装置采集到的数据，按照一定时序和算法驱动各调节装置作出调节动作。