[实用新型]一种低温燃料电池系统及机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种质子交换膜燃料电池技术领域，尤其是涉及一种低温燃料电池系统及机构。

背景技术

燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。其中的质子交换膜燃料电池因其具有效率高、能量密度大、反应温度低、无噪音、无污染等显著优点而在地面发电站、电动车和便携式电源等方面具有广泛的应用前景。燃料电池内部主要由质子交换膜、电化学反应催化剂、扩散层和双极板组成。当燃料电池工作时，其内部发生下述反应过程：反应气体在扩散层内扩散，当反应气体到达催化层时，在催化层内被催化剂吸附并发生电催化反应；阳极反应生成的质子通过质子交换膜内传递到阴极侧，电子经外电路到达阴极，质子同氧分子反应结合成水，同时放出热量。

目前，燃料电池在工作时需要循环的冷却水将电化学反应产生的反应热及时排除，以保证燃料电池的正常工作。但是当温度低于0℃时，管道中的冷却水可能冻结成冰而不能流动，进而无法泵入燃料电池，使得燃料电池得不到降温。同时，由于质子交换膜燃料电池需要水参与反应，在环境温度低于0℃时，燃料电池内部存在的水结冰固化，无法正常发电。

现有技术中，燃料电池发电装置一般包括燃料电堆，冷却液泵，散热器、以及相应的连接管道和控制阀，主要依靠燃料电池自身化学反应发电时产生的能量来提高自己的温度，这样温度上升比较慢，容易损伤电池堆。且在温度极低(0℃以下)的情况下，燃料电池反应产生的自身热量可能不足以使燃料电池启动。因此，现有技术中存在着燃料电池在低温(0℃以下)环境下应用时不能启动的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种低温燃料电池系统及机构，通过调节控制循环冷却液的温度，从而解决了现有技术中燃料电池在低温(0℃以下)环境下不能启动的问题，保证燃料电池在低温应用中能够稳定启动并运行在最佳状态，提高燃料电池的反应效率，增强了燃料电池应用的环境适应性。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种低温燃料电池机构，包括：电堆与冷却液循环组件，其中，所述冷却液循环组件包括温控三向阀、加热器、散热装置以及冷却液泵；

所述电堆的出水口与所述温控三向阀的入水口通过管道连接，所述温控三向阀的第一出水口和第二出水口分别与所述加热器的入水口、所述散热装置的入水口通过管道连接，所述加热器的出水口与所述散热装置的出水口均通过管道连接至所述冷却液泵的入水口；所述冷却液泵的出水口通过管道连接所述电堆的入水口。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述加热器的入水口与出水口、所述散热装置的入水口与出水口分别设置有温度传感器；

所述装置还包括主控板，所述主控板分别与各个所述温度传感器、所述散热装置、以及所述加热器电连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，还包括冷却液过滤器，所述冷却液过滤器的入水口通过管道连接至所述加热器的出水口与所述散热装置的出水口，所述冷却液过滤器的出水口与所述冷却液泵电堆的入水口通过管道连接。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述电堆的两端连接有电压检测器，所述电压检测器与所述主控板连接。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，还包括设置于所述电堆处的电堆温度传感器，所述电堆温度传感器与所述主控板电连接。

结合第一方面的第三种可能的实施方式或者第一方面的第四种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，还包括报警器，所述报警器与所述主控板电连接，其中，所述报警器至少采用以下方式之一报警：语音方式、灯光方式和信息显示方式。

结合第一方面或者第一方面的第一种至第四种中任一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述散热装置包括一个或者多个风机和/或一个或者多个水冷散热器。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种低温燃料电池系统，包括：氢气存储装置、氧气存储装置以及第一方面的上述任一种实施例所述的低温燃料电池机构，所述低温燃料电池机构中设有主控板；

所述氢气存储装置通过氢气流管道与所述电堆的阳极腔连接，所述氧气存储装置通过氧气流管道与所述电堆的阴极腔连接。