[实用新型]一种燃料电池及其氢气加热水循环系统

说明书

本实用新型公开了一种燃料电池及其氢气加热水循环系统，包括水泵、电堆、循环水进水管、循环水出水管、换热器和中冷器；循环水进水管连接于水泵的出水口与电堆的冷却液进口之间；循环水出水管连接于水泵的回水口与电堆的冷却液出口之间；换热器设置在电堆的堆前氢气进气管上，中冷器设置在电堆的堆前空气进气管上且位于空气进气管的空压机下游；换热器的出水口与循环水出水管连通，换热器的回水口与中冷器的出水口连通；中冷器的回水口与循环水进水管连通。该氢气加热水循环系统避免了堆前氢气的环境温度与进堆的空气存在较大温差，影响反应效率和对电堆具有不良影响的问题。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池及其氢气加热水循环系统。

背景技术

随着我国工业化、城镇化的深入推进，能源资源消耗持续增加，大气污染防治压力继续加大。目前我国以煤为主的能源利用结构正在逐步改变，但新能源开发速度和进程仍较缓慢，提高化石能源利用效率、减少污染物排放任务艰巨。近几年来，我国汽车保有量的持续增长，进一步加剧了我国城市大气污染。燃料电池具有发电效率高、污染排放少等优点，对我国能源结构的改变，特别是减少汽车尾气排放具有明显的效果。

质子交换膜燃料电池中，氢燃料电池以氢气作为燃料气体，在电池阳极，氢气穿过气体扩散层到达阳极催化层，在催化剂的作用下，氢分子解离为质子并释放出电子。反应后，质子穿过膜到达阴极催化层，电子由外电路对外做功后到达阴极。外电路由于电子通过，形成电流，对外做功。反应式如下：

阳极：2H₂→4H⁺+4e^-

电池阴极，氧气穿过气体扩散层到达阴极催化层，在催化剂的作用下，氧与质子、外电路的电子发生反应生成水，同时放出大量的热。反应式如下：

阴极：O₂+4e^-+4H⁺→2H₂O

总反应式为：2H₂+O₂→2H₂O+Q(热量)。

随着反应的不断进行，系统温度不断升高，通过冷却水及散热系统进行控制，外界氢气入堆前为环境温度，与同时进堆的空气存在较大温差，影响反应效率，长期存在的温差可能对电堆造成不良影响。

综上所述，如何解决进堆的氢气与进堆的空气存在温差大，影响反应效率和对电堆具有不良影响的问题已经成为本领域技术人员亟需解决的技术难题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种燃料电池及其氢气加热水循环系统，以解决进堆的氢气与进堆的空气存在温差大，影响反应效率和对电堆具有不良影响的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种燃料电池的氢气加热水循环系统，包括水泵、电堆、循环水进水管、循环水出水管、换热器和中冷器；所述循环水进水管连接于所述水泵的出水口与所述电堆的冷却液进口之间；所述循环水出水管连接于所述水泵的回水口与所述电堆的冷却液出口之间；所述换热器设置在所述电堆的堆前氢气进气管上，所述中冷器设置在所述电堆的堆前空气进气管上且位于所述堆前空气进气管的空压机下游；所述换热器的出水口与所述循环水出水管连通，所述换热器的回水口与所述中冷器的出水口连通；所述中冷器的回水口与所述循环水进水管连通。

优选地，所述循环水进水管上设置有加热组件，且所述中冷器的回水口与所述循环水进水管的连接位处于所述加热组件的下游。

优选地，所述循环水进水管上还设置有连接于所述加热组件的前端和后端的第一旁通管路，所述第一旁通管路上设置有散热器。

优选地，所述中冷器的回水口与所述循环水进水管的连接位、所述第一旁通管路与所述加热组件的后端的连接位集成在一个四通阀上。

优选地，所述四通阀为温控阀。