CN107146901A - 一种在线去除燃料电池冷却剂离子的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃料电池技术领域，具体公开了一种在线去除燃料电池冷却剂离子的系统及方法，系统设计了在线检测及带冷却装置的旁路去离子系统；方法为采用电导传感器测量冷却剂电阻率，当电导传感器检测到冷却剂电阻率小于0.2MΩ*cm时，进入旁路冷却去离子系统进行在线去离子。本发明在线去离子系统及方法节能环保，投入成本低，通过设置电导传感器用于检测冷却剂的电阻率，在线及时对电堆系统进行去离子，有效地解决了燃料电池工作中产生的各种导电离子，避免系统内耗，提高了电堆发电效率，增强了电堆的绝缘能力。

Description

一种在线去除燃料电池冷却剂离子的系统及方法
技术领域
本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种在线去除燃料电池冷却剂离子的系统及方法，用于在线去除燃料电池冷却剂中的离子。
背景技术
燃料电池是一种通过电化学反应将化学能直接转化为电能的装置。燃料电池具有能量转换效率高、低噪声、零排放等优点，这是传统的化石燃料发电装置所不具备的。
为了获得较高的电压输出，燃料电池通常会由几十组单电池到几百组单电池串联工作，端电压高达200V-400V。由于燃料电池工作时会产生热，对于功率密度较高的电池组通常采用冷却液循环散热，常用的冷却剂有去离子水或去离子水与乙二醇的混合液。发电过程中这些冷却剂串联的通过各个电池组，这需要冷却液有足够的的绝缘性，避免电池能量内耗。由于去离子水或去离子水与乙二醇的混合液在使用过程中会接触金属零件冷却剂很容易会产生离子，50％的去离子水与50％乙二醇混合液40个小时后电阻率将至0.2MΩ*cm。
当电阻率低于0.2MΩ*cm时，系统就应该进行消除离子，避免系统内耗。一般的去离子方法简单更换冷却液，不环保成本也高。本发明为在线式自动去离子装置，随时去除冷却剂导电离子。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种在线去除燃料电池冷却剂离子的系统及方法，解决燃料电池工作中产生的各种导电离子，提高电堆发电效率，增强电堆的绝缘能力。
为解决上述技术问题，本发明一种在线去除燃料电池冷却剂离子的系统，包括电堆、电导传感器、燃料电池冷却水泵、旁路电磁阀、旁路冷却器、去离子树脂床和燃料电池散热器，所述电导传感器设置在所述电堆的正极一侧，所述电导传感器的输出端与所述燃料电池冷却水泵的输入端连接，所述燃料电池冷却水泵的输出端连接有两条支路，所述两条支路并联，一条连接旁路电磁阀，另一条连接燃料电池散热器，所述旁路电磁阀的输出端与所述旁路冷却器的输入端连接，所述旁路冷却器输出端与所述去离子树脂床连接，所述去离子树脂床的输出端与所述电堆的负极连接，所述燃料电池散热器的输出端与所述电堆的负极连接。
进一步地，所述电导传感器检测到冷却剂电阻率小于0.2MΩ*cm时，冷却剂进入旁路电磁阀，所述电导传感器检测到冷却剂电阻率大于0.5MΩ*cm时，冷却剂进入燃料电池散热器。
具体地，所述冷却剂为去离子水或去离子水与乙二醇的混合液。
一种在线去除燃料电池冷却剂离子的方法，方法如下：
在电堆上设置电导传感器，用于检测冷却剂电阻率；
当电导传感器检测到冷却剂电阻率小于0.2MΩ*cm时，开通旁路电磁阀，冷却剂进入旁路电磁阀；
电导传感器检测到冷却剂电阻率大于0.5MΩ*cm时，关闭旁路电磁阀，冷却剂进入燃料电池散热器，然后回到电堆；
冷却剂进入旁路电磁阀后，进入旁路冷却器进行冷却，冷却后的冷却剂进入去离子树脂床进行去离子，然后回到电堆。
进一步地，所述电导传感器设置在所述电堆的正极一侧。
本发明的有益效果是：本发明在线去离子系统及方法节能环保，投入成本低，通过设置电导传感器用于检测冷却剂的电阻率，在线及时对电堆系统进行去离子，有效地解决了燃料电池工作中产生的各种导电离子，避免系统内耗，提高了电堆发电效率，增强了电堆的绝缘能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明在线去离子系统的结构示意图。
图中：1-电堆，2-去离子树脂床，3-燃料电池散热器，4-旁路冷却器，5-旁路电磁阀，6-燃料电池冷却水泵，7-电导传感器。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的具体实施例中，如图1所示，本发明具体公开了一种在线去除燃料电池冷却剂离子的系统，包括电堆1、电导传感器7、燃料电池冷却水泵6、旁路电磁阀5、旁路冷却器4、去离子树脂床2和燃料电池散热器3，所述电导传感器7设置在所述电堆1的正极一侧，所述电导传感器7的输出端与所述燃料电池冷却水泵6的输入端连接，所述燃料电池冷却水泵6的输出端连接有两条支路，所述两条支路并联，一条连接旁路电磁阀5，另一条连接燃料电池散热器3，所述旁路电磁阀5的输出端与所述旁路冷却器4的输入端连接，所述旁路冷却器4输出端与所述去离子树脂床2连接，所述去离子树脂床2的输出端与所述电堆1的负极连接，所述燃料电池散热器3的输出端与所述电堆1的负极连接。
优选地，所述电导传感器检测到冷却剂电阻率小于0.2MΩ*cm时，冷却剂进入旁路电磁阀5，所述电导传感器检测到冷却剂电阻率大于0.5MΩ*cm时，冷却剂进入燃料电池散热器3。
在本发明实施例的优选方式中，所述冷却剂为去离子水或去离子水与乙二醇的混合液，所述去离子水与乙二醇混合液的比例为各50％或其他任何比例。
本发明还公开了一种在线去除燃料电池冷却剂离子的方法，方法如下：
在电堆上设置电导传感器，用于检测冷却剂电阻率；
当电导传感器检测到冷却剂电阻率小于0.2MΩ*cm时，开通旁路电磁阀，冷却剂进入旁路电磁阀；
电导传感器检测到冷却剂电阻率大于0.5MΩ*cm时，关闭旁路电磁阀，冷却剂进入燃料电池散热器，然后回到电堆；
冷却剂进入旁路电磁阀后，进入旁路冷却器进行冷却，冷却后的冷却剂进入去离子树脂床进行去离子，然后回到电堆。
在本发明的优选方式中，所述电导传感器设置在所述电堆的正极一侧。
本发明在线去离子系统的工作过程为：电导传感器对电堆系统内的冷却剂进行检测，当导传感器检测到冷却剂电阻率小于0.2MΩ*cm时，旁路电磁阀开通，冷却剂进入旁路电磁阀5，由旁路电磁阀5进入旁路冷却器4进行冷却，冷却剂经冷却后进入去离子树脂床2，离子吸附在树脂上，冷却剂得到净化作用，去离子后的冷却剂再由电堆的负极进入电堆1，然后由电堆1的正极排出，再由电导传感器进行检测，一直循环检测，直到电导传感器检测到冷却剂电阻率大于0.5MΩ*cm，关闭旁路冷却器4，实现在线及时去离子；
所述电导传感器检测到冷却剂电阻率大于0.5MΩ*cm时，旁路电磁阀关闭，冷却剂进入燃料电池散热器3，经过燃料电池散热器3散热后的冷却剂再由电堆1的负极进入电堆1。
本发明的有益效果是：本发明在线去离子系统及方法节能环保，投入成本低，通过设置电导传感器用于检测冷却剂的电阻率，在线及时对电堆系统进行去离子，有效地解决了燃料电池工作中产生的各种导电离子，避免系统内耗，提高了电堆发电效率，增强了电堆的绝缘能力。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种在线去除燃料电池冷却剂离子的系统，其特征在于，包括电堆(1)、电导传感器(7)、燃料电池冷却水泵(6)、旁路电磁阀(5)、旁路冷却器(4)、去离子树脂床(2)和燃料电池散热器(3)，所述电导传感器(7)设置在所述电堆(1)正极的一侧，所述电导传感器(7)的输出端与所述燃料电池冷却水泵(6)输入端连接，所述燃料电池冷却水泵(6)的输出端连接有两条支路，所述两条支路并联，一条连接旁路电磁阀(5)，另一条连接燃料电池散热器(3)，所述旁路电磁阀(5)的输出端与所述旁路冷却器(4)的输入端连接，所述旁路冷却器(4)输出端与所述去离子树脂床(2)连接，所述去离子树脂床(2)的输出端与所述电堆(1)的负极连接，所述燃料电池散热器(3)的输出端与所述电堆(1)的负极连接。
2.根据权利要求1所述的一种在线去除燃料电池冷却剂离子的系统，其特征在于，所述电导传感器检测到冷却剂电阻率小于0.2MΩ*cm时，冷却剂进入旁路电磁阀(5)，所述电导传感器检测到冷却剂电阻率大于0.5MΩ*cm时，冷却剂进入燃料电池散热器(3)。
3.根据权利要求2所述的一种在线去除燃料电池冷却剂离子的系统，所述冷却剂为去离子水或去离子水与乙二醇的混合液。
4.一种在线去除燃料电池冷却剂离子的方法，其特征在于，方法如下：
在电堆上设置电导传感器，用于检测冷却剂电阻率；
当电导传感器检测到冷却剂电阻率小于0.2MΩ*cm时，开通旁路电磁阀，冷却剂进入旁路电磁阀；
电导传感器检测到冷却剂电阻率大于0.5MΩ*cm时，关闭旁路电磁阀，冷却剂进入燃料电池散热器，然后回到电堆；
冷却剂进入旁路电磁阀后，进入旁路冷却器进行冷却，冷却后的冷却剂进入去离子树脂床进行去离子，然后回到电堆。
5.根据权利要求4所述的一种燃料电池电堆的储存方法，其特征在于，所述电导传感器设置在所述电堆的正极一侧。
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