[实用新型]一种燃料电池系统

说明书

本实用新型公开了一种燃料电池系统，其包括电堆、冷却液回路和回氢系统，电堆的回氢口与回氢系统的氢气入口连接，回氢系统的回氢口与电堆的氢气入口连接，电堆与冷却液回路连接，冷却液回路中设有冷却液循环装置和冷却液加热装置，冷却液加热装置用于加热冷却液回路中的冷却液，冷却液循环装置用于驱动冷却液在冷却液回路中循环，冷却液回路中还设有热交换装置，热交换装置利用加热后的冷却液对回氢系统内结冰的反应水进行加热。本实用新型的燃料电池系统设计合理，可以实现快速启动燃料电池系统的目的，不需要额外的电加热器件和管路，节省了成本，保证系统可靠性。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池系统。

背景技术

质子交换膜燃料电池通过氢气与氧气反应产生电能与水，因其具有无污染、高效率、低噪音、运行稳定等优点而广泛应用于汽车、备用电源、军工等领域。

由于燃料电池反应时阳极会产生大量反应水，反应水混合氢气经过气液分离器，分离出的液态水由排水阀按一定方式排出，分离出的氢气经过回氢系统(循环泵、引射器等)重新进入进氢管路，从而极大地提高氢气利用率。由于气液分离器分离效率的原因，在回氢模块的气液分离器、排水阀等部件中不可避免地会残留部分反应水。当燃料电池系统在低温环境停机一段时间后，这些残留反应水会结冰，从而影响上述部件的正常工作。针对上述问题，现有解决方案有两种：

第一种解决方案是在排水阀上单独设计电加热辅件，或者在与排水电磁阀相连的管路接头上设计电加热辅件，比如专利CN201922238659就提出了一种在管路接头上设计电加热辅件，该方案可实现接头的快速加热且不影响其散热。但是，该方案需要提供额外的电加热辅件，增加体积，同时新增的辅件易成为新的故障点，降低系统可靠性。

另一种解决方案由专利CN201610825503提出，利用燃料电池系统本来就存在的防冻液，另外设计一个旁通支路，在燃料电池停机后将防冻液注入回氢管路来避免低温时残留反应水结冰。该方案有三点不足：1.需要提供额外的管路、控制阀，增加了体积，新增的辅件易成为新的故障点，降低系统可靠性；2：系统控制策略更加复杂；3：造成防冻液的浪费，且防冻液从排水管路直接排向外界，污染环境。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种设计合理、可实现快速加热、快速启动的燃料电池系统。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种燃料电池系统，包括电堆、冷却液回路和回氢系统，所述电堆的回氢口与所述回氢系统的氢气入口连接，所述回氢系统的回氢口与所述电堆的氢气入口连接，所述电堆与冷却液回路连接，所述冷却液回路中设有冷却液循环装置和冷却液加热装置，所述冷却液加热装置用于加热所述冷却液回路中的冷却液，所述冷却液循环装置用于驱动冷却液在所述冷却液回路中循环，所述冷却液回路中还设有热交换装置，所述热交换装置利用加热后的冷却液对所述回氢系统内结冰的反应水进行加热。

作为本实用新型的进一步改进，所述系统还包括控制器，所述回氢系统内设有温度传感器，所述温度传感器、冷却液循环装置、冷却液加热装置均与控制器连接，所述控制器通过所述温度传感器获取所述回氢系统中各部件的温度，并根据所述回氢系统中各部件的温度调节所述冷却液循环装置和冷却液加热装置，以调节所述冷却液回路中的冷却液的流速和温度。

作为本实用新型的进一步改进，所述冷却液回路中还设有温压传感器，所述控制器通过所述温压传感器获取所述冷却液回路中的冷却液的流速和温度。

作为本实用新型的进一步改进，所述温压传感器包括第一温压传感器和第二温压传感器，所述第一温压传感器和第二温压传感器分别设于电堆的冷却液入口和冷却液出口。

作为本实用新型的进一步改进，所述温度传感器集成于所述回氢系统的排水阀内。

作为本实用新型的进一步改进，所述热交换装置为均热板。