[实用新型]一种超低温质子交换膜燃料电池车温控系统

说明书

本实用新型公开了一种超低温质子交换膜燃料电池车温控系统，其包括：燃料电池堆、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、四通阀、蒸发器、压缩机、第一气液分离器、第二气液分离器、相变蓄热器、第一过滤器、第二过滤器、第三过滤器、第一热力膨胀阀、第二热力膨胀阀、第三热力膨胀阀、第一止回阀和第二止回阀，其中：第四电磁阀与燃料电池堆的入口连接，第一电磁阀和第二电磁阀与燃料电池堆的出口连接，四通阀与第四电磁阀、蒸发器、第二气液分离器和压缩机连接，第一过滤器连接在第一电磁阀和第一热力膨胀阀之间，相变蓄热器与第二电磁阀、第三电磁阀、第一气液分离器、第一热力膨胀阀、第三热力膨胀阀和第一止回阀连接。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池车技术领域，具体而言，涉及一种超低温质子交换膜燃料电池车温控系统。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有工作温度低、启动停机快、能量密度高等优点、质子交换膜燃料电池车具有很好的应用与发展前景。但是，目前仍存在很多亟待解决的问题，如制造成本、电池寿命、冷启动能力等，制约着PEMFC车的商业化进程。其中，燃料电池车的冷启动能力是PEMFC车实际普及应用中必须面临的重要课题。

目前，质子交换膜燃料电池车的冷启动能力主要集中在PEMFC冷启动研究上。HOTHNENL等通过实验研究发现，在较大电流密度下，电化学反应放出的热量可以防止质子交换膜燃料电池内部生成的水冻结，保证电池稳定运行，但是由于电池由内而外存在温度梯度，在阴极集流板的外侧有冰形成。ROBERTS发现了一种充分利用反应热实现快速启动的方法，通过减少反应气体的供应或者短暂多次的大电流放电，使质子交换膜燃料电池内部产生较大过电势，与之伴随的大量放热可对电池进行加热。BLANK等把质子交换膜燃料电池堆分成两部分，用于冷启动的那部分体积小易于实现冷启动，可以向外供电，而电堆的其余部分可以借助先启动的那部分进行加热，从而实现整个电堆的启动。罗晓宽等提出在质子交换膜燃料电池集流板外侧布置电加热丝的方法，提高PEMFC的冷启动能力。而GEBHARDT则提出直接把电加热丝布置在膜电极表面，用于解决燃料电池冷启动问题。

以上研究均未涉及质子交换膜燃料电池车超低温空气源相变蓄热热泵温控技术，也未见有采用超低温空气源相变蓄热热泵温控技术，实现超低能耗的质子交换膜燃料电池车内燃料电池在-20℃环境下的非工作状态的低温(6℃以上，该值可以通过控制器自行设置)维护、快速启动的燃料电池车温控系统的相关专利、文献和实用化产品。

实用新型内容

本实用新型提供一种超低温质子交换膜燃料电池车温控系统，用以质子交换膜燃料电池车的温度进行控制。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种超低温质子交换膜燃料电池车温控系统，其包括：燃料电池堆、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、四通阀、蒸发器、压缩机、第一气液分离器、第二气液分离器、相变蓄热器、第一过滤器、第二过滤器、第三过滤器、第一热力膨胀阀、第二热力膨胀阀、第三热力膨胀阀、第一止回阀和第二止回阀，其中：

第四电磁阀与燃料电池堆的入口连接，第一电磁阀和第二电磁阀与燃料电池堆的出口连接，四通阀与第四电磁阀、蒸发器、第二气液分离器和压缩机连接，第一过滤器连接在第一电磁阀和第一热力膨胀阀之间，相变蓄热器与第二电磁阀、第三电磁阀、第一气液分离器、第一热力膨胀阀、第三热力膨胀阀和第一止回阀连接，第三热力膨胀阀依次连接第二过滤器和第二止回阀后连接至蒸发器，第一止回阀依次连接第三过滤器和第二膨胀阀后连接至蒸发器。

本实用新型提供的超低温质子交换膜燃料电池车温控系统采用超低温空气源相变蓄热热泵温控技术，实现了燃料电池在-20℃环境下的非工作状态的低温(6℃以上，该值可以通过控制器自行设置)维护，-25℃环境下本实用新型的制热性能系数达到2，大大降低了质子交换膜燃料电池车非运行工作状态下的燃料电池的低温维护能耗，彻底克服了质子交换膜燃料电池车低温启动问题。

附图说明