[发明专利]一种空冷燃料电池的高效降温装置

说明书

本发明涉及一种空冷燃料电池的高效降温装置，包括设置在电堆阴极空气入口的超声雾化装置和储水装置，所述超声雾化装置的进水一侧位于储水装置内，超声雾化装置喷出水雾侧位于电堆阴极空气入口腔体内，所述储水装置内设置有吸水材料。该装置直接利用超声雾化装置超声雾化储水装置内的去离子水，使空气和水充分混合流经电堆阴极流道，经过水的蒸发相变吸热，实现高效快速降温，可以将燃料电池的最高工作环境温度拓展到42℃～50℃。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体指一种空冷燃料电池的高效降温装置。

背景技术

空冷型燃料电池采用冷空气流经电池极板阴极流道的方式实现热交换，从而冷却电堆。受冷却方式及结构空间的限制，当环境温度超过35℃后，电堆温度很难稳定控制，容易造成电堆超温的风险。增加风量可以改善冷却效果，但过高的风量会增加电池阴极水的蒸发，造成燃料电池膜电极内水失衡，内阻增大，性能下降。而且增加风量造成供风风扇质量、体积的快速增大，并且有较大寄生功耗，进一步降低了燃料电池系统的效率。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种空冷燃料电池的高效降温装置，该装置直接利用超声雾化装置超声雾化储水装置内的去离子水，使空气和水充分混合流经电堆阴极流道，经过水的蒸发相变吸热，实现高效快速降温，可以将燃料电池的最高工作环境温度拓展到42℃～50℃。

本发明的技术方案如下：一种空冷燃料电池的高效降温装置，包括设置在电堆阴极空气入口的超声雾化装置和储水装置，所述超声雾化装置的进水一侧位于储水装置内，超声雾化装置喷出水雾侧位于电堆阴极空气入口腔体内，所述储水装置内设置有吸水材料。

作为本发明的其中一种优化方案，较佳地，所述超声雾化装置由微型超声波雾化换能器阵列构成。

作为本发明的其中一种优化方案，较佳地，所述超声雾化装置周边与储水装置采用密封胶密封。

作为本发明的其中一种优化方案，较佳地，所述吸水材料的一侧与微型超声波雾化换能器的入水口侧充分接触，通过毛细力实现向微型超声波雾化换能器连续传输水。

作为本发明的其中一种优化方案，较佳地，所述微型超声波雾化换能器上设有微米雾化喷水孔。

作为本发明的其中一种优化方案，较佳地，所述吸水材料为亲水高分子泡沫棉。

作为本发明的其中一种优化方案，较佳地，还包括：水循环利用装置，所述水循环利用装置设置在阳极氢气出口与储水装置之间，将电堆阳极氢气排放带出的水进行冷却回收，送入储水装置实现水的循环利用。

作为本发明的其中一种优化方案，较佳地，所述水循环利用装置包括冷凝器、气液分离器以及微型液泵，冷凝器的进口与阳极氢气出口连接，冷凝器的出口与气液分离器的入口连接，气液分离器的液体出口与微型液泵的入口连接，微型液泵的出口与储水装置连接。

作为本发明的其中一种优化方案，较佳地，所述气液分离器还包括气体排出口，所述气体排出口为开放式，将氢气对外放空。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：水蒸发汽化所吸收的热量是传递吸收热量的几十倍，远远超过空气热交换冷却效率。在电堆阴极空气入口设置一超声雾化装置和储水装置。超声雾化装置直接超声雾化储水装置内的去离子水，使空气和水充分混合流经电堆阴极流道，经过水的蒸发相变吸热，实现高效快速降温，可以将燃料电池的最高工作环境温度拓展到42℃～50℃，极大的拓展了空冷燃料电池系统的应用场景。