[实用新型]一种封闭式风冷氢燃料电池系统

说明书

本实用新型涉及一种封闭式风冷氢燃料电池系统，包括电堆、氢气管理单元、空气管理单元、散热管理单元，电堆包括阴极气室、阳极气室、膜电极组件、散热通道，散热通道与阴极气室相互独立；氢气管理单元包括供氢源、氢循环组件，供氢源与电堆的氢气入口连接，氢循环组件与电堆的氢气入口、氢气出口均连通；供氢管路与循环器的其中一个进口连接；空气管理单元包括用于提供空气或氧气的供氧源，供氧源通过供氧管路连接至电堆的空气入口；散热管理单元包括风冷式散热件。本新型的封闭式风冷氢燃料电池系统具有结构简单、散热效果好的特点，又具有液冷式燃料电池封闭的阴极气室结构，电堆不易环境温度、湿度等条件的影响。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种封闭式风冷氢燃料电池系统。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种可以室温快速启动的工作温度低、低噪音、环境友好、高能量转换效率的零排放发电装置。质子交换膜燃料电池可用于移动电源、便携电源、航空动力电源、车用动力电源、固定式电站等，可以满足多领域的用电需要，是最接近于实际应用的燃料电池。

质子交换膜燃料电池简称氢燃料电池，氢燃料电池工作时，除了对外输出电能之外，同时会伴产约40-50％的热量。燃料电池的冷却方式，主要有液冷(包含水冷)和风冷(或称空冷)两种方式。

传统风冷型燃料电池为两腔结构，第一腔为发生氢气氧化反应的阳极气室区；第二腔同时为空气冷却区和发生氧气还原反应的阴极区。其中阴极通道是敞开的，为使电池稳定运行，排除产生的热量，使用大剂量的空气冷却降温时，空气以高流速吹向阴极表面，会带走电化学反应生成的水，使质子交换膜处于干燥状态，这样使膜阻升高，进一步导致电池温度升高，如果再以提高风量的办法降温，会使整个过程陷入恶性循环。

随着技术发展，出现了封闭式风冷三腔氢燃料电池，如公布号CN109755610A的专利(与本案为同一申请人)涉及一种封闭式风冷燃料电池，其单独设置了一个散热板用于冷却，散热板与阴极板之间形成散热通道，散热通道与供氧通道隔离开，一定程度避免了风冷散热时空气带走部分水分使质子交换膜变干燥的问题。公告号CN212517258U的专利(与本案为同一申请人)涉及一种风冷燃料电池单元，相邻两极板的远离膜电极的一侧均设有散热流道，该两个散热流道相对以形成供空气流通的散热通道，散热通道与膜电极处于不同侧，同样地也避免了上述的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种封闭式风冷氢燃料电池系统，以使其兼具有风冷和水冷燃料电池的优点，提高燃料电池性能。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种封闭式风冷氢燃料电池系统，包括电堆、氢气管理单元、空气管理单元、散热管理单元，电堆包括阴极气室、阳极气室、膜电极组件、散热通道，散热通道与阴极气室相互独立；

氢气管理单元包括供氢源、氢循环组件，供氢源通过供氢管路与电堆的氢气入口连接，氢循环组件包括循环器，循环器与电堆的氢气入口、氢气出口均连通，以实现从电堆出来的氢气的循环；供氢管路与循环器的其中一个进口连接；

空气管理单元包括用于提供空气或氧气的供氧源，供氧源通过供氧管路连接至电堆的空气入口；

散热管理单元包括风冷式散热件，与散热通道对应设置。

进一步地，所述循环器采用第一膜增湿器，供氢源与第一膜增湿器的第一进气口之间依次设有压力控制阀、流量控制阀，电堆的氢气出口通过管路连接至第一膜增湿器的第二进气口，第一膜增湿器的第一出气口与氢气入口连通，第二出气口连接有排空阀。

进一步地，所述循环器采用氢循环泵，氢循环泵的一端连接氢气出口，另一端连接供氢管路。