[发明专利]燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，更具体地，涉及一种燃料电池系统。

背景技术

燃料电池是一种采用非燃烧的方式将化学能转化为电能的发电装置，具有环境友好、安全可靠和易于操作等优点。由于燃料电池不受卡诺循环的限制，其直接发电效率可达45%，热电联供效率可达90%以上，广泛应用于备用电源、分布式电站和汽车动力等多个领域。燃料电池种类较多，其中，质子交换膜燃料电池具有电流密度大、发电效率高和室温快速启动等优点。

在质子交换膜燃料电池中，作为电解质的固态聚合物质子交换膜具有传递质子的功能。由于水分子是质子在质子交换膜中传递的重要载体，因而质子交换膜的含水量是影响燃料电池性能和效率的重要因素。在质子交换膜燃料电池运行时需要不断对质子交换膜进行加湿，从而保证质子交换膜燃料电池具有运行性能好、使用寿命长的特点。

现有技术中对质子交换膜燃料电池进行加湿时常采用两种方式，一种是内部加湿方式，另一种是外部加湿方式。外部加湿方式是在质子交换膜燃料电池的外部、在反应气体进入质子交换膜燃料电池之前采用加湿系统对反应气体进行加湿。内部加湿方式不需要独立设置外部加湿装置，反应气体进入质子交换膜燃料电池内部后再进行加湿。

对于备用电源等应用，基于系统复杂性和成本的考虑，一般采用内部加湿方式。

现有技术中的燃料电池在燃料气体和氧还原气体的进口区域具有较高的环境温度，导致反应气体的相对湿度较低，使得该位置处的质子交换膜的含水量较低，从而导致燃料电池的局部电流密度较低，进而影响了燃料电池的整体效率。同时，由于质子交换膜局部含水量较低，容易发生局部破坏，从而影响影响燃料电池的使用寿命。另外，燃料电池反应过程中会生成水，使得气体出口处的相对湿度较高，在大电流情况下，容易发生燃料电池水淹的问题，从而影响燃料电池的性能与寿命。

上述问题可以通过在燃料电池内设置多路冷却主进管道解决，但是目前燃料电池系统的冷却控制系统不能实现对多路冷却主进管道的合理控制，从而导致燃料电池仍然存在局部电流密度较低、整体效能低、燃料电池使用寿命短的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种燃料电池系统，以解决现有技术中冷却控制系统无法实现对多路冷却主进管道合理控制的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种燃料电池系统，包括燃料电池和冷却控制系统，燃料电池具有多路冷却主进管道，冷却控制系统包括多个冷却控制单元，多个冷却控制单元与多路冷却主进管道一一对应设置。

进一步地，多路冷却主进管道中的至少两路冷却主进管道位于燃料电池的局部反应高温区。

进一步地，局部反应高温区包括第一反应高温区和第二反应高温区，燃料电池具有：第一进气主管道，第一进气主管道位于第一反应高温区内，多路冷却主进管道的至少一路冷却主进管道位于第一反应高温区内；第二进气主管道，第二进气主管道位于第二反应高温区内，多路冷却主进管道的至少另外一路冷却主进管道位于第二反应高温区内。

进一步地，燃料电池具有多路冷却导出管道，多路冷却导出管道与多路冷却主进管道一一对应设置，且多路冷却导出管道中的至少两路冷却导出管道位于燃料电池的局部反应低温区。

进一步地，局部反应低温区包括第一反应低温区和第二反应低温区，燃料电池包括：第一排气主管道，第一排气主管道位于第二反应低温区内，多路冷却导出管道中的至少一路冷却导出管道位于第二反应低温区内；第二排气主管道，第二排气主管道位于第一反应低温区内，多路冷却导出管道中的至少另外一路冷却导出管道位于第一反应低温区内。

进一步地，冷却控制单元为冷却液泵，冷却控制系统还包括：采集部，采集部与燃料电池连接，用于采集燃料电池的性能参数；控制部，控制部与采集部连接，且控制部分别与多个冷却液泵连接，用于根据采集部采集的性能参数分别控制多个冷却液泵的工作状态。

进一步地，冷却控制单元为流量控制器，冷却控制系统还包括：冷却液泵，冷却液泵分别与多个流量控制器连接；采集部，采集部与燃料电池连接，用于采集燃料电池的性能参数；控制部，控制部与采集部连接，且控制部分别与冷却液泵、多个流量控制器连接，用于根据采集部采集的性能参数分别控制冷却液泵和多个流量控制器的工作状态。