CN211125833U - 基于半导体致冷器的质子交换膜燃料电池堆温度控制装置 - Google Patents
基于半导体致冷器的质子交换膜燃料电池堆温度控制装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN211125833U CN211125833U CN201922105828.4U CN201922105828U CN211125833U CN 211125833 U CN211125833 U CN 211125833U CN 201922105828 U CN201922105828 U CN 201922105828U CN 211125833 U CN211125833 U CN 211125833U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- semiconductor refrigerator
- fuel cell
- cell stack
- exchange membrane
- membrane fuel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
本实用新型涉及电池技术领域尤其涉及一种基于半导体致冷器的质子交换膜燃料电池堆温度控制装置，由半导体致冷器组件、双向电流传感器、桥式电子开关电路K1～K4、控制电路、电池堆温度传感器、循环泵及热交换介质组成，半导体致冷器组件采用可调直流电源供电，半导体致冷器组件的一端通过所述循环泵与质子交换膜燃料电池堆的热交换介质入口连接，另一端与热交换质子出口连接，控制电路和桥式电子开关电路K1～K4控制半导体致冷器电流方向。新的温度控制装置体积小、结构简单，能够有效克服目前技术方案的缺点。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种基于半导体致冷器的质子交换膜燃料电池堆温度控制装置。
背景技术
质子交换膜燃料电池堆膜电极单体的理想输出电压Uo计算公式为：
上式中
分别为氢、氧和水蒸气的压力，Eo为燃料电池堆膜电极单体的理想标准电动势，R为通用气体常数，T为燃料电池堆工作温度，F为法拉第常数。
由公式(1)可以看出：燃料电池堆膜电极单体的输出电压Uo由2部分构成，第1部分为膜电极单体的理想标准电动势Eo，Eo的数值主要由膜电极单体的材料特性决定；第2部分为膜电极单体的环境变量因素，主要由工作温度T、氢气压力
氧气压力
等环境变量的数值决定，其中燃料电池堆的工作温度T是其中的重要控制参数之一，直接影响着燃料电池堆膜电极单体输出电压Uo的数值。
目前关于质子交换膜燃料电池堆的温度控制装置普遍采用热交换介质(如去离子水等)循环+散热风扇+电加热器+控制电路等部件组成，温度控制装置检测质子交换膜燃料电池堆的温度传感器实时数值，并根据燃料电池堆的最佳工作温度值，如果燃料电池堆实时温度高于最佳工作温度值，则控制电路启动散热风扇关闭电加热器；如果燃料电池堆实时温度低于最佳工作温度值，则控制电路关闭散热风扇启动电加热器。由于散热风扇和电加热器是2组独立的执行器，所以这种温度控制装置体积大、结构也比较复杂。
实用新型内容
本实用新型的主要目的就是针对上述问题，提供一种基于半导体致冷器的质子交换膜燃料电池堆温度控制装置。
本实用新型为实现上述目的，采用以下技术方案：一种基于半导体致冷器的质子交换膜燃料电池堆温度控制装置，其特征在于：由半导体致冷器组件、双向电流传感器、桥式电子开关电路K1～K4、控制电路、电池堆温度传感器、循环泵及热交换介质组成，半导体致冷器组件采用可调直流电源供电，半导体致冷器组件的一端通过所述循环泵与质子交换膜燃料电池堆的热交换介质入口连接，另一端与热交换质子出口连接，控制电路和桥式电子开关电路K1～K4控制半导体致冷器电流方向；
主控电路通过检测质子交换膜燃料电池堆的温度传感器实时数值，并根据燃料电池堆的最佳工作温度值，确定半导体致冷器制冷或制热，并输出选通信号K1E、K2E、K3E、K4E，来控制桥式电子开关电路K1～K4的导通/截止状态,同时控制电路还通过双向电流传感器来检测半导体致冷器组件的实时电流数值，并通过控制电路内部的可调直流电源，调节VT+/VT-的输出电压给桥式电子开关电路供电，从而实现调节半导体致冷器的正向/反向工作电流数值的功能。
本实用新型的有益效果是:本实用新型采用半导体致冷器作为质子交换膜燃料电池堆温度控制装置的唯一执行器，采用热交换介质(如去离子水等)循环+半导体致冷器+控制电路的部件组成，如果燃料电池堆实时温度高于最佳工作温度值，则控制电路给半导体致冷器正向通电，半导体致冷器工作在制冷状态；如果燃料电池堆实时温度低于最佳工作温度值，则控制电路给半导体致冷器反向通电，半导体致冷器工作在制热状态，新的温度控制装置只需要半导体致冷器这唯一的执行器，就可以实现实时优化调节质子交换膜燃料电池堆的工作温度，使燃料电池堆工作温度能够平衡在最佳工作温度值附近。新的温度控制装置体积小、结构简单，能够有效克服目前技术方案的缺点。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施例详细说明本实用新型的具体实施方式。如图1所示，一种基于半导体致冷器的质子交换膜燃料电池堆温度控制装置，主要由半导体致冷器组件、双向电流传感器、桥式电子开关电路(K1～K4)、控制电路、电池堆温度传感器、循环泵及热交换介质组成。
半导体致冷器组件采用可调直流电源供电(VT+/VT-)，通过控制电路和桥式电子开关电路(K1～K4)控制半导体致冷器电流方向(正向/反向)，当控制电路的选通输出信号K1E和K4E有效，K2E和K3E无效时，电子开关K1和K4导通，K2和K3截止，半导体致冷器组件正向通电，工作在制冷状态；反之，当控制电路的选通输出信号K1E和K4E无效，K2E和K3E有效时，电子开关K1和K4截止，K2和K3导通，半导体致冷器组件反向通电，工作在制热状态。
主控电路通过检测质子交换膜燃料电池堆的温度传感器实时数值，并根据燃料电池堆的最佳工作温度值，确定半导体致冷器的工作状态(制冷或制热)，并输出选通信号K1E、K2E、K3E、K4E，来控制桥式电子开关电路(K1～K4)的导通/截止状态,同时控制电路还通过双向电流传感器来检测半导体致冷器组件的实时电流数值，并通过控制电路内部的可调直流电源，调节VT+/VT-的输出电压给桥式电子开关电路供电，从而实现调节半导体致冷器的正向/反向工作电流数值的功能。
本专利所提出的基于半导体致冷器的质子交换膜燃料电池堆温度控制装置，相比于目前普遍采用的热交换介质循环+散热风扇+电加热器+控制电路等部件组成的温度控制装置，新的质子交换膜燃料电池堆温度控制装置的有益效果在于用1组半导体致冷器组件取代了目前普遍采用的散热风扇和电加热器共2组执行器，能够有效减小质子交换膜燃料电池堆温度控制装置的体积，并能够显著简化质子交换膜燃料电池堆温度控制装置的机械结构和电路结构。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (1)
1.一种基于半导体致冷器的质子交换膜燃料电池堆温度控制装置，其特征在于：由半导体致冷器组件、双向电流传感器、桥式电子开关电路K1～K4、控制电路、电池堆温度传感器、循环泵及热交换介质组成，半导体致冷器组件采用可调直流电源供电，半导体致冷器组件的一端通过所述循环泵与质子交换膜燃料电池堆的热交换介质入口连接，另一端与热交换质子出口连接，控制电路和桥式电子开关电路K1～K4控制半导体致冷器电流方向；
主控电路通过检测质子交换膜燃料电池堆的温度传感器实时数值，并根据燃料电池堆的最佳工作温度值，确定半导体致冷器制冷或制热，并输出选通信号K1E、K2E、K3E、K4E，来控制桥式电子开关电路K1～K4的导通/截止状态,同时控制电路还通过双向电流传感器来检测半导体致冷器组件的实时电流数值，并通过控制电路内部的可调直流电源，调节VT+/VT-的输出电压给桥式电子开关电路供电，从而实现调节半导体致冷器的正向/反向工作电流数值的功能。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201922105828.4U CN211125833U (zh) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | 基于半导体致冷器的质子交换膜燃料电池堆温度控制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201922105828.4U CN211125833U (zh) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | 基于半导体致冷器的质子交换膜燃料电池堆温度控制装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN211125833U true CN211125833U (zh) | 2020-07-28 |
Family
ID=71704337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201922105828.4U Expired - Fee Related CN211125833U (zh) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | 基于半导体致冷器的质子交换膜燃料电池堆温度控制装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN211125833U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111029614A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-04-17 | 天津中德应用技术大学 | 基于半导体致冷器的质子交换膜燃料电池堆温度控制装置及其方法 |
-
2019
- 2019-11-29 CN CN201922105828.4U patent/CN211125833U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111029614A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-04-17 | 天津中德应用技术大学 | 基于半导体致冷器的质子交换膜燃料电池堆温度控制装置及其方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106848349B (zh) | 一种分布式燃料电池热管理系统 | |
| CN209786084U (zh) | 车用燃料电池系统的冷却系统 | |
| CN105874635A (zh) | 燃料电池系统及燃料电池系统的控制方法 | |
| CN107539065B (zh) | 一种用于电动汽车的热量调节控制系统及方法 | |
| CN208365626U (zh) | 一种热泵采暖变频系统 | |
| CN201518739U (zh) | 恒温衣服 | |
| CN211125833U (zh) | 基于半导体致冷器的质子交换膜燃料电池堆温度控制装置 | |
| CN113696715A (zh) | 一种燃料电池汽车冷却系统及温度控制方法 | |
| GB2601452A (en) | Fuel cell control method, control system and electric vehicle | |
| CN202613661U (zh) | 采用二级辅助电辅助加热器的热泵空调器 | |
| CN112820895B (zh) | 一种燃料电池发动机的热管理系统 | |
| CN111029614A (zh) | 基于半导体致冷器的质子交换膜燃料电池堆温度控制装置及其方法 | |
| JP6326196B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| CN111442328A (zh) | 一种电供暖设备及其控制方法 | |
| CN116864749A (zh) | 一种燃料电池发动机的低温冷启动系统 | |
| CN111628250A (zh) | 一种动力电池的温度调节系统以及实现方法 | |
| CN102705943A (zh) | 采用二级辅助电辅助加热器的热泵空调器及其使用方法 | |
| CN103495786A (zh) | 电烙铁水冷散温架 | |
| CN102983342B (zh) | 一种燃料电池加湿器的自动补水控制方法及其装置 | |
| CN216288536U (zh) | 用于质子交换膜燃料电池的智能散热系统 | |
| CN216084954U (zh) | 一种车载燃料电池的温度控制装置 | |
| CN215834556U (zh) | 一种用于氢燃料电池的辅助冷却系统 | |
| CN113437331B (zh) | 一种换热量可调节的燃料电池热管理系统及控制方法 | |
| EP3462097A1 (en) | Environmental control unit | |
| CN212625680U (zh) | 一种燃料电池冷却系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200728 |