[实用新型]一种水冷型燃料电池温控系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种燃料电池温控系统，具体的说一种水冷型燃料电池温控系统。

背景技术

质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种能够将储存在氢燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电系统，它主要由膜电极组件（MEA）、双极板和气体扩散层组成。PEMFC作为一种低温燃料电池，典型的工作温度范围为60℃～85℃，在PEMFC测试之前，通常需要对它进行预热，缩短进入工作温度所需时间。PEMFC的效率通常低于50%，在发电的同时产生大量的废热。不充分的电池冷却会导致整个或者局部电池温度过高，使得交换膜发生缺水现象而收缩甚至破裂，使整个电池损坏。但过分的电池冷却会使电池温度过低，使得膜电极发生严重的极化，从而导致电池电压损失过大，同时膜电极也可能在局部出现“水淹”的现象而使催化剂得不到充分的使用，而使电池性能下降。因此PEMFC良好的温度控制对保证其可靠稳定的工作起着重要的作用。

根据冷却方式的不同，PEMFC可分为空气冷却和循环水冷却两种类型。中小功率PEMFC一般采用空气冷却，大功率PEMFC必须采用循环水进行冷却。在水冷型PEMFC的测试过程，经常需要根据工况改变PEMFC进、出水的温度，以及循环水的流量来实现PEMFC温度的控制。但是，目前还没有这样一个有效的温控系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种水冷型燃料电池温控系统，该系统能够根据用户设定的燃料电池（PEMFC）进、出水的温度，以及循环水的流量而实现自动控制。

上述目的可通过以下的技术措施来实现：一种水冷型燃料电池温控系统，包括循环水泵、水流量控制器、进水电磁阀、出水电磁阀、加热温控器、热电偶、加热水箱、冷却温控器、散热器、主控制器；所述主控制器包括中央处理器、通信模块、输出模块；

所述加热水箱、循环水泵、水流量控制器、进水电磁阀、出水电磁阀、散热器通过管路连通组成循环水回路；其中循环水泵的进水口与加热水箱通过管路连通，循环水泵的出水口与水流量控制器的进水口通过管路连通，水流量控制器的出水口与进水电磁阀的进水口通过管路连通，进水电磁阀的出水口与燃料电池的进水口通过管路连通，燃料电池的出水口与出水电磁阀的进水口通过管路连通，出水电磁阀的出水口与散热器的进水口通过管路连通，散热器的出水口与加热水箱通过管路连通；

所述循环水泵、排水电磁阀、进水电磁阀、出水电磁阀与主控制器中的输出模块电连接，主控制器通过输出模块实现对循环水泵、排水电磁阀、进水电磁阀、出水电磁阀的开关控制；

所述燃料电池的进水口处安装热电偶，并与加热温控器电连接；所述燃料电池的出水口处也安装有热电偶，并与冷却温控器电连接；

所述主控制器通过通信模块扩展RS485总线，与加热温控器、冷却温控器、水流量控制器进行通信：一方面分别控制相应的控制器读取循环水的当前流量、燃料电池的进水口处的当前温度、燃料电池的出水口处的当前温度；另一方面将原先设定的燃料电池的进、出水控制温度以及循环水控制流量各自分配到相应的控制器进行独立控制，从而实现燃料电池温度的控制。

所述加热水箱的内部安装发热棒，发热棒经可控硅与加热温控器电连接。

所述散热器上安装风扇，风扇经可控硅与冷却温控器电连接。

该系统还能够定时监测水位，并实现自动补水，当补水失败时，能够禁止加热并进行报警。还包括所述储水罐、补水泵、补水箱、安装于补水箱内的高水位浮球开关、低水位浮球开关；所述储水罐、补水泵、补水箱、加热水箱通过管路连通组成补水通路，其中补水泵的进水口与储水罐通过管路连通，补水泵的出水口与补水箱的进水口通过管路连通，补水箱的出水口与加热水箱通过管路连通；

所述高水位浮球开关、低水位浮球开关与主控制器中的输入模块电连接，主控制器通过输入模块获取高水位浮球开关、低水位浮球开关的开关状态；浮球开关的开、关状态表示水位的有水、无水状态。

所述散热器的排气口与补水箱的进气口通过管路连通，补水箱的出气口与大气连通，组成排气通路。

本系统还能够提供排水、更换PEMFC的手动控制，以及让用户通过指示灯以及人机界面了解系统的运行信息，还包括排水电磁阀，其中加热水箱与排水电磁阀的进水口通过管路连通，排水电磁阀的出水口通过管路引到系统外面组成排水通路。

所述加热水箱安装位置处于整个系统的最低端，当进行排水操作时，易于将系统的水排清；所述补水箱安装位置处于整个系统的最高端，比PEMFC的安放位置要高，可防止循环水流动时在PEMFC的进水口产生大量气泡；所述散热器的进水口位于其出水口的下方，有利于将散热器里的气泡由下往上赶。