[实用新型]一种燃料电池冷却系统、氢燃料电池及氢燃料电池发动机

说明书

本实用新型提供一种燃料电池冷却系统、氢燃料电池及氢燃料电池发动机。燃料电池冷却系统包括对电池电堆阴极进气进行冷却的进气冷却系统，所述进气冷却系统包括进气换热器，所述进气换热器内部形成有阴极气体流路和冷却介质流路；所述进气换热器的阴极气体流路出口与所述电池电堆的阴极进气口连通，所述进气换热器的冷却介质流路入口与所述电池电堆的阴极排气口连通，以将所述阴极排气口排放的尾气引入所述进气换热器内对所述阴极进气进行冷却。本实用新型简化了阴极进气冷却系统的结构，并提高了电池系统的能效。

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冷却系统、氢燃料电池及氢燃料电池发动机。

背景技术

氢燃料电池(亦质子交换膜燃料电池)是一种将氢气的化学能直接转化成电能的装置，具有能量转换率高、环境友好、操作温度低等优点，是一种极具发展前景的清洁能源技术。质子交换膜燃料电池运行过程中约会产生40％-50％的热能,使电池温度上升,若多余的热量不能及时排出使电池温度水平保持稳定，极易使电解质膜脱水、收缩甚至造成破裂等不可逆转的损伤，降低电池的稳定性和耐久性。

可见，燃料电池的热管理水平对电池输出性能、稳定性和耐久性等方面都具有极其重要的影响。合理的热管理方案和冷却系统设计能及时排出电池废热保持合理稳定电池温度水平，保证电堆平稳高效的输出特性。燃料电池系统通常包括电堆、冷却系统、加湿系统、供氧系统和供氢系统等。冷却系统一般包括冷却水箱、冷却水泵、散热器和冷却风扇等，而冷却水泵和冷却风扇也是系统最主要的耗功部分之一，且系统部件消耗的功率是由电堆发电供给的，燃料电池系统部件自身工作消耗的功率统称为寄生功率，寄生功率越小则电堆发电能向外输出的功率越高。如何在保证电堆稳定的温度水平前提下尽可能减少寄生功率、提高电堆输出性能也是一个重要的研究优化方向。

燃料电池的工作温度一般在60-80℃，大功率电堆工作压力通常要达到2-3个大气压，因此需要将入堆空气先用空压机进行加压，但是经过空压机压缩后空气温度通常在150℃以上，不能直接进电堆反应，以防损坏膜电极，因此还需要在空压机后、电堆前设置中冷器对空气进行冷却。中冷器实际上是换热器，通过冷却介质对入堆空气进行冷却。

现有技术中针对燃料电池的冷却结构一般较为复杂，例如采用冷却液分流冷却的方案，依靠增加冷却液旁路和温控阀等装置来实现的，结构较为复杂，系统能效不高。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型提供一种燃料电池冷却系统、氢燃料电池及氢燃料电池发动机，至少用于解决现有技术中燃料电池阴极进气冷却系统结构复杂、能耗高的技术问题，具体地：

第一方面，提供一种燃料电池冷却系统，包括对电池电堆阴极进气进行冷却的进气冷却系统，所述进气冷却系统包括进气换热器，所述进气换热器内部形成有阴极气体流路和冷却介质流路；

所述进气换热器的阴极气体流路出口与所述电池电堆的阴极进气口连通，所述进气换热器的冷却介质流路入口与所述电池电堆的阴极排气口连通，以将所述阴极排气口排放的尾气引入所述进气换热器内对所述阴极进气进行冷却。

进一步可选地，所述阴极气体流路出口与所述阴极进气口之间还设置有加湿器，所述阴极气体流路的入口连接有空气压缩机。

进一步可选地，所述进气换热器为中冷器。

进一步可选地，所述燃料电池冷却系统还包括电堆冷却系统，所述电池电堆内部形成冷媒流路，所述电堆冷却系统与所述冷媒流路连通。

进一步可选地，所述电堆冷却系统包括第一冷媒储液罐、第一冷媒泵和第一冷媒换热器，

所述第一冷媒储液罐、第一冷媒泵、电堆冷媒流路、第一冷媒换热器依次连通形成第一冷媒循环回路。

进一步可选地，所述第一冷媒换热器为管束式换热器。