CN211208581U - 具有冷却水循环装置的燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有冷却水循环装置的燃料电池系统，包括燃料电池电堆和冷却水循环装置，冷却水循环装置包括冷却水循环管道、散热器、紫外线发生器和反渗透装置，散热器、紫外线发生器和反渗透装置沿冷却水循环管道中的水流方向依次设置在冷却水循环管道上。本实用新型在冷却水循环管道上设置紫外线发生器，在紫外光的作用下冷却水中的细菌、微生物大部分被杀灭；进一步地，冷却水循环管道上的反渗透装置将冷却水中的金属离子、有机物分子、细菌和微生物等污染物基本上彻底去除，使得进入燃料电池电堆中的冷却水纯度大大提高，有效避免电堆中零部件被腐蚀。

Description

具有冷却水循环装置的燃料电池系统

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，具体涉及一种有冷却水循环装置的燃料电池系统。

背景技术

燃料电池是一种将燃料的化学能通过电化学反应直接转换成电能的装置，具有清洁无污染、能量转化效率高、能量密度高等优点，在交通运输、信号基站等领域具有广阔的应用前景。

燃料电池的核心零部件主要包括膜电极组件(MEA)、气体扩散层和双极板，其中膜电极组件由两侧装配有阳极和阴极的聚合物电解质膜组成。气体扩散层位于膜电极组件两侧。双极板包括相互接合的阳极板和阴极板，阳极板与阳极侧气体扩散层接触，阴极板与阴极侧气体扩散层接触。发生在燃料电池内的电化学反应可以概括为：氢气从阳极一侧进入单元燃料电池，在催化剂的作用下分离为质子和电子，质子穿过聚合物电解质膜到达阴极并与氧气结合，在催化剂的作用下生成水；无法穿过质子交换膜的电子会从MEA中经气体扩散层、双极板流出进入外电路，产生电能。燃料电池内的电化学反应在产生电能的同时不可避免地会产生热量，燃料电池需要在适宜的温度范围内进行反应，如果温度过高会损坏膜电极组件等燃料电池零部件，降低燃料电池寿命和反应效率，因此，需要对燃料电池进行温度管理。目前燃料电池常见的冷却方法包括空冷和水冷两种。对于水冷的燃料电池，阳极板和阴极板与气体扩散层接触的一面分别设置有燃料流道和氧化剂流道，阳极板和阴极板之间设置有用于冷却水流通的冷却剂流道。水中不可避免地含有金属离子、有机物分子、细菌和微生物等污染物，这些污染物可能会腐蚀双极板等燃料电池零部件，严重影响燃料电池性能。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的是提供一种能够对冷却水进行净化，避免电堆零部件被腐蚀的燃料电池系统。

技术方案：本实用新型提供一种具有冷却水循环装置的燃料电池系统，包括燃料电池电堆和冷却水循环装置，冷却水循环装置包括冷却水循环管道、散热器、紫外线发生器和反渗透装置，冷却水循环管道设置有冷却水循环管道入口和冷却水循环管道出口，冷却水循环管道入口连接燃料电池电堆冷却水出口，冷却水循环管道出口连接燃料电池电堆冷却水入口，散热器、紫外线发生器和反渗透装置沿冷却水循环管道中的水流方向依次设置在冷却水循环管道上。

具体地，上述燃料电池电堆冷却水出口和散热器之间设置有水泵，冷却水循环管道上还设置有水阀。

为了实时监测流入电堆的冷却水温度，使燃料电池系统还包括设置在反渗透装置与燃料电池电堆之间的温度传感器。

上述散热器可以使用本领域通用的散热器类型，如板式散热器等；为了能够高效杀灭冷却水中的微生物，将选择紫外线发生器的功率为15W-320W；上述温度传感器可以使用现有的温度传感器。

优选地，上述燃料电池系统还包括热管理控制器，热管理控制器分别与散热器以及温度传感器相连；热管理控制器设置为，接收温度传感器检测到的冷却水温度信号，当冷却水温度高于阈值时，热管理控制器控制散热器对冷却水循环管道内的冷却水进行降温，当冷却水温度低于阈值时，热管理控制器控制散热器停止工作。

技术效果：在冷却水循环管道上设置紫外线发生器，在紫外光的作用下冷却水中的细菌、微生物大部分被杀灭；进一步地，冷却水循环管道上的反渗透装置将冷却水中的金属离子、有机物分子、细菌和微生物等污染物基本上彻底去除，使得进入燃料电池电堆中的冷却水纯度大大提高，有效避免电堆中零部件被腐蚀。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种带有水净化装置的燃料电池系统示意图；

图2为本实用新型提供的另一种带有水净化装置的燃料电池系统示意图。

其中，附图标记分别为：

1-燃料电池电堆；2-冷却水循环管道；3-散热器；4-紫外线发生器；5-反渗透装置；6-冷却水循环管道入口；7-冷却水循环管道出口；8-水泵；9-水阀；10-温度传感器；11-热管理控制器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型进行详细说明。需要注意的是，为了便于理解，附图中所示出的各部分的尺寸并非按照实际比例进行绘制。对于本领域技术人员已知的技术在此可能不作详细描述，但应当被视为说明书的一部分。

实施例1

如图1所示，一种具有冷却水循环装置的燃料电池系统，包括燃料电池电堆 1和冷却水循环装置，冷却水循环装置包括冷却水循环管道2、散热器3、紫外线发生器4和反渗透装置5，冷却水循环管道入口6连接燃料电池电堆1冷却水出口，冷却水循环管道出口7连接燃料电池电堆1冷却水入口，散热器3、紫外线发生器4和反渗透装置5沿冷却水循环管道2中的水流方向依次设置在冷却水循环管道2上。另外，在上述冷却水循环管道2上，燃料电池电堆1冷却水出口和散热器3之间设置有水泵8；散热器3和紫外线发生器4之间还设置有水阀9；反渗透装置与燃料电池电堆之间设置有温度传感器10。

上述散热器可以使用本领域通用的散热器类型，如板式散热器等；上述紫外线发生器可以为现有的紫外线发生器，紫外线发生器的功率为200W；上述温度传感器10可以为现有的温度传感器。

实施例2

如图2所示，一种具有冷却水循环装置的燃料电池系统，包括燃料电池电堆1 和冷却水循环装置，冷却水循环装置包括冷却水循环管道2、散热器3、紫外线发生器4、反渗透装置5和热管理控制器11，冷却水循环管道入口6连接燃料电池电堆冷却水出口，冷却水循环管道出口7连接燃料电池电堆冷却水入口，散热器3、紫外线发生器4和反渗透装置5沿冷却水循环管道中的水流方向依次设置在冷却水循环管道上。热管理控制器11输入端与温度传感器10相连，热管理控制器11输出端与散热器3以及相连。另外，在上述冷却水循环管道上，燃料电池电堆冷却水出口和散热器之间设置有水泵8；散热器3和紫外线发生器4之间还设置有水阀9；反渗透装置与燃料电池电堆之间设置有温度传感器10。温度传感器10将检测到的冷却水温度传输至热管理控制器11，当冷却水温度高于阈值时，热管理控制器11向散热器3发出信号，控制散热器3对冷却水循环管道2 内的冷却水进行降温；当冷却水温度低于阈值时，热管理控制器11向散热器3 发出信号，控制散热器3停止工作。上述阈值本领域技术人员可根据具体燃料电池的散热需求来设置。

上述散热器可以使用本领域通用的散热器类型，如板式散热器等；上述紫外线发生器可以现有的紫外线发生器，紫外线发生器的功率为200W。

本实用新型的燃料电池系统中的电堆工作时，由燃料电池电堆冷却水出口流入的冷却水进入冷却水循环管道，在紫外光的作用下冷却水中的细菌、微生物大部分被杀灭；从紫外线发生器中流出的冷却水进入反渗透装置，在反渗透装置的作用下将冷却水中的金属离子、有机物分子、细菌和微生物等污染物彻底去除，使得进入燃料电池电堆中的冷却水纯度大大提高，有效避免电堆中零部件被腐蚀。

Claims (7)

1.一种具有冷却水循环装置的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统包括燃料电池电堆(1)和冷却水循环装置，所述冷却水循环装置包括冷却水循环管道(2)、散热器(3)、紫外线发生器(4)和反渗透装置(5)，所述冷却水循环管道(2)设置有冷却水循环管道入口(6)和冷却水循环管道出口(7)，所述冷却水循环管道入口(6)连接所述燃料电池电堆(1)冷却水出口，所述冷却水循环管道出口(7)连接燃料电池电堆(1)冷却水入口，所述散热器(3)、紫外线发生器(4)和反渗透装置(5)沿所述冷却水循环管道(2)中的水流方向依次设置在所述冷却水循环管道(2)上。

2.根据权利要求1所述的具有冷却水循环装置的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池电堆(1)冷却水出口和所述散热器(3)之间设置有水泵(8)。

3.根据权利要求1所述的具有冷却水循环装置的燃料电池系统，其特征在于，所述冷却水循环管道(2)上还设置有水阀(9)。

4.根据权利要求1所述的具有冷却水循环装置的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统还包括设置在所述反渗透装置(5)与所述燃料电池电堆(1)之间的温度传感器(10)。

5.根据权利要求1所述的具有冷却水循环装置的燃料电池系统，其特征在于，所述散热器(3)为板式散热器。

6.根据权利要求1所述的具有冷却水循环装置的燃料电池系统，其特征在于，所述紫外线发生器(4)的功率为15W-320W。

7.根据权利要求1～6中任意一项所述的具有冷却水循环装置的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统还包括热管理控制器(11)，热管理控制器(11)分别与散热器(3)以及温度传感器(10)相连；热管理控制器(11)设置为，接收温度传感器(10)检测到的冷却水温度信号，当冷却水温度高于阈值时，热管理控制器(11)控制散热器(3)对冷却水循环管道(2)内的冷却水进行降温，当冷却水温度低于阈值时，热管理控制器(11)控制散热器(3)停止工作。

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