[实用新型]一种甲醇燃料电池系统

说明书

本实用新型提供一种甲醇燃料电池系统，包括电堆、阴极管理模块和阳极管理模块；所述阴极管理模块与电堆阴极出口相连接，依次包括第一散热模块、第一气液分离器和空气流量计；所述阳极管理模块包括可注入蒸馏水和甲醇燃料的第二气液分离器，还包括第二散热模块，所述第二气液分离器包括储液腔和分离腔，储液腔通过循环液泵与电堆阳极入口相连，电堆阳极出口与第二散热模块和分离腔依次相连通；本实用新型通过散热器系统的传感器和流量计，准确的计算出DMFC系统水平衡的状态、阴极的散热量、阴极的组分，从而进一步优化系统的水热管理控制策略，能够满足系统在高温状态下的水热管理要求。

技术领域

本实用新型涉及电池系统，具体涉及一种甲醇燃料电池系统。

背景技术

直接甲醇燃料电池(DMFC)的工作原理如图3。其阳极和阴极催化剂分别为Pt-Ru/C(或Pt-Ru黑)和Pt-C。其电极反应为：

阳极：CH₃OH+H₂O→CO₂+6H⁺+6e^-

阴极：1.5O₂+6e^-+6H⁺→3H₂O

电池的总反应为CH₃OH+1.5O₂→2H₂O+CO₂

DMFC在反应过程中，参与阳极循环的低浓度甲醇溶液；消耗1mol甲醇需要消耗1mol水，同时生成1mol CO₂及6mol质子和6mol电子；当阳极消耗1mol甲醇的同时，相对应阴极会消耗3/2mol氧气，生成3mol H₂O。质子穿过交换膜H₃O+的形式穿过，之所以在阴极会有比较多的水产生。DMFC系统化学反应过程中约将40％的能量转化成电能，其余约60％的能量则转化成热能，产生的热量一部分是通过阴极和阳极的物质带走。DMFC为了保持系统的温度稳定和系统的水平衡，系统一般是对阴极进行散热。阴极的物质由空气、液态水及水蒸气等组成，其散热量主要包括水蒸汽冷凝、水冷却、空气冷却，其中水蒸汽冷凝热是主要部分，因为水的饱和蒸汽压是随温度升高而快速增加，之所以冷凝热量也是随着温度的升高而升高，其次是水的冷却热，与温度无关，空气冷却热，也与温度无关。

DMFC系统在高温状态下散热量不足，一方面容易导致系统回水不足，另一方面由于散热不足导致电堆温度过高，导致系统效率下降及密封等问题。

因此，需要对现有技术进行改进。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供精准控制的一种甲醇燃料电池系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种甲醇燃料电池系统，包括电堆、阴极管理模块和阳极管理模块；所述阴极管理模块与电堆阴极出口相连接，依次包括第一散热模块、第一气液分离器和空气流量计；所述阳极管理模块包括可注入蒸馏水和甲醇燃料的第二气液分离器，还包括第二散热模块，所述第二气液分离器包括储液腔和分离腔，储液腔通过循环液泵与电堆阳极入口相连，电堆阳极出口与第二散热模块和分离腔依次相连通；所述第一气液分离器下端通过管路和补给泵与第二气液分离器的储液腔相连通。

作为对本实用新型一种甲醇燃料电池系统的改进：所述第一气液分离器包括液位计和带有隔板的气液分离腔。

作为对本实用新型一种甲醇燃料电池系统的改进：所述第一散热模块和第二散热模块都包括一个散热器和一个散热风扇，风扇功率可调。

作为对本实用新型一种甲醇燃料电池系统的改进：所述第二气液分离器的分离腔中设有液位计，储液腔下端设有燃料入口，与甲醇桶、过滤器和甲醇计量泵通过管路连接。