[实用新型]用于低温环境下无人机燃料电池的隔热和热交换装置

说明书

本实用新型涉及用于低温环境下无人机燃料电池的隔热和热交换装置，特点是包括保温外壳、隔板、保温内壳、燃料电池组件、空气或氧气管及氢气管；保温外壳设在机身上，保温外壳上设有空气或氧气进气口、尾气出气口及氢气进气口；保温内壳设在保温外壳中，隔板、保温内壳及保温外壳配合形成隔热层流道，保温内壳上设有第二尾气出气口，第一及第二尾气出气口分别位于隔板的两侧；燃料电池组件设在保温内壳中，燃料电池组件产生的尾气与第二尾气出气口连通；空气或氧气管的进气口及出气口分别与空气或氧气进气口及保温内壳的内部连通，氢气管的进气口及出气口分别与氢气进气口及燃料电池组件的氢气进气口连通。其优点为：燃料电池可在低温环境下高效工作、轻量化及易拆装。

技术领域

本实用新型涉及一种用于低温环境下无人机燃料电池的隔热和热交换装置。

背景技术

目前，燃料电池是将化学能转化为电能的新能源发电装置，其主要通过消耗氢气和氧气放热从而产生电流供电，燃料电池具有能量密度高、发电效率高、性能稳定且产物无污染等优点。相比于锂电池，其应用于无人机领域可明显提升无人机的续航时间，在民用和军用均有广泛的应用价值。

燃料电池对温度较为敏感，一般最低操作温度只能到-5℃，在面对更为低温的环境时，燃料电池内产生的水分会结冰形成冰颗粒，导致催化剂层和质子交换膜的分离从而影响电池的运转甚至造成不可逆的影响，减短电池寿命。

一般认为海拔升高100米温度会降低0.5℃到1℃，这意味着当无人机飞到1000米高空时，无人机外部温度有可能会比地面低10℃，在高海拔地区此现象会更加明显。

目前无人机燃料电池在常温常压下普遍采取风冷降温，利用风扇把热量带出电池外并直接引入氧气或空气。在燃料电池无人机的实际应用中，燃料电池常摆放于机翼的下端，风扇往下使空气或氧气进入，氢气则由管从氢气罐引入。生成的水分和剩余的尾气出气则由管引出或者直接排出电堆外。与此同时反应放出的热量也一同浪费在大气中。

在质子交换膜燃料电池中，阴极是放热端，阳极是吸热端，且温度和电流越高放热越多。在低电流下吸热放热比是1：1.5，高电流则能达到1：4. 因此在能保障电池在较高温度下运行有利于电池放出更多热量，反过来放出热量越多越有利于电池保温。尤其在低温环境下这点更为重要。在飞行过程中，特别是到达高空后温度会较地面有明显的下降，因此需要一种低温环境下无人机燃料电池的隔热和热交换装置来保障电池的正常运转。

专利号为201620760716.6的专利提供了通过增加换热器和保温壳实现燃料电池的保温，选择增加的元件较多，特别是没有考虑该装置增加的重量和体积对无人机的影响，没有达到无人机上装置“轻量化”的要求。重量的增加对无人机的巡航功率和起飞功率都有极大的影响。

专利号为201510215700.7的专利提供了一种自身热管理系统及其控制办法，其中带有加热装置的水箱、冷却水循环泵、散热器和温度传感器，可以实现燃料电池的散热冷却，但该系统不能对氧气和氢气进行预热以及整个系统的保温，同时增加重量较多，不利于无人机的续航。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足而提供一种结构紧凑，燃料电池可在低温环境下高效工作、轻量化及易拆装的用于低温环境下无人机燃料电池的隔热和热交换装置。

实施例一

为了达到上述目的，本实用新型是这样实现的，其是一种用于低温环境下无人机燃料电池的隔热和热交换装置，包括：

一种用于低温环境下无人机燃料电池的隔热和热交换装置，其特征在于包括：

保温外壳；所述保温外壳可拆卸的设在机身上，保温外壳上设有空气或氧气进气口、第一尾气出气口及氢气进气口；