[实用新型]一种空冷燃料电池系统

说明书

本实用新型公开了一种空冷燃料电池系统，包含燃料电池堆、阳极吹扫系统、阴极吹扫系统、空气冷却流道吹扫系统、控制系统。所述阳极吹扫系统用于对燃料电池阳极流道进行吹扫；所述阴极吹扫系统用于对燃料电池阴极流道进行吹扫；所述阳极流道和所述阴极流道中间并联设置有负载，利用燃料电池系统带载产生的热量加速燃料电池内部水的蒸发；所述空气冷却流道吹扫系统用于对空气冷却流道进行吹扫；所述控制系统用于对燃料电池停机吹扫的集成控制。本实用新型所提供的空冷燃料电池系统可以对燃料电池进行高效吹扫，实现对成本的控制及燃料电池的长久保护。

技术领域

本实用新型属于燃料电池技术领域，具体涉及一种空冷燃料电池系统。

背景技术

燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置，质子交换膜燃料电池是燃料电池中的一种，具有工作温度低、能量密度高、环境友好等优点，在机动化电源、无人机等领域具有很好的商业前景。但是，对于车载、无人机的实际应用而言，质子交换膜燃料电池须满足低温环境下稳定运行后才能成功投入市场。从而，安全可靠的停机吹扫策略和低温启动运行是质子交换膜燃料电池面对的主要挑战。

目前，现有的停机吹扫策略是在系统关机前进行停机吹扫，通过停机吹扫程序将质子交换膜燃料电池中的水吹走。传统的空冷燃料电池由于其阴极流道和冷却流道共用一个流道导致其阴极流道的水无法吹扫彻底，尤其是低温环境下容易发生结冰现象，通常吹扫方法主要有以下两种：(1)对进入阴极流道的空气进行加热后吹扫；(2)通过外接保护气体(氮气)进行阳极吹扫。但是以上两种吹扫方法均存在缺陷，对进入阴极流道的空气进行加热后吹扫，会额外使用功率更大的加热器，消耗更多的能源；通过外接氮气吹扫，则会增加了系统附件与成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种对空冷燃料电池进行高效吹扫的系统，实现对成本的控制及燃料电池的长久保护。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种空冷燃料电池系统，包含燃料电池堆、阳极吹扫系统、阴极吹扫系统、空气冷却流道吹扫系统、控制系统。所述阳极吹扫系统用于对燃料电池阳极流道进行吹扫；所述阴极吹扫系统用于对燃料电池阴极流道进行吹扫；所述阳极流道和所述阴极流道中间并联设置有负载，利用燃料电池系统带载产生的热量加速燃料电池内部水的蒸发；所述空气冷却流道吹扫系统用于对空气冷却流道进行吹扫；所述控制系统用于对燃料电池停机吹扫的集成控制。

较佳地，所述阳极吹扫系统包含设置阳极进口管道的比例阀、电磁阀、压力传感器；所述电磁阀控制氢气的间歇吹扫排放。

较佳地，所述阴极吹扫系统包含至少一鼓风机；由所述鼓风机产生的热空气对燃料电池阴极流道进行直接吹扫，将阴极流道反应生成的水、阳极流道流入的水和未反应的空气排出。

较佳地，所述空气冷却流道吹扫系统包含温度传感器、加热器、风扇；所述温度传感器用于将温度监测信号传输至所述控制系统；所述加热器根据所述控制系统的指令向所述空气冷却流道输送热空气；所述风扇根据所述控制系统的指令向所述空气冷却流道输送冷空气。

较佳地，所述温度传感器包含第一温度传感器、第二温度传感器；所述第一温度传感器用于检测进入所述空气冷却流道的空气温度；所述第二温度传感器用于检测进入所述燃料电池堆的空气温度。

较佳地，所述燃料电池堆包含反应空气和冷却空气由不同流道空气源供应的空冷燃料电池堆。

较佳地，所述控制系统包含控制器、继电器，用于整个燃料电池系统的集成控制。

本实用新型的技术效果：

(1)采用阳极流道、阴极流道和空气冷却流道独立设计的空冷燃料电池，对阴极流道、阳极流道、空气冷却流道吹扫系统进行独立自控的停机吹扫，实现燃料电池的高效吹扫，有效缓解吹扫不完全对燃料电池进行低温存储和低温启动的永久伤害；