[发明专利]用于冷却燃料电池的系统和配备有该系统的燃料电池

说明书

本发明涉及用于冷却运输工具如飞行器的燃料电池(10)的系统，包括：冷却热交换器(30)，被配置为能够在用于冷却电池的环路(20)和用于循环动态空气的通道之间交换热量；水回收设备(22、23)，用于回收由所述燃料电池生成的水；箱(25)，用于存储被回收的水；喷洒设备(50)，用于将水喷洒到在热交换器(30)上游的动态空气通道(40)中；计算机(28)，用于根据表示燃料电池(10)的温度的测量，控制喷水量。

技术领域

本发明涉及用于冷却燃料电池的系统，该系统旨在提供在运输工具中，尤其是航空运输工具(诸如，飞行器)。本发明还涉及配备有该冷却系统的燃料电池或燃料电池组。

背景技术

如今，人们对提供配备有燃料电池的运输工具，尤其是飞行器，有着强烈的热情，因为这些电池形成了清洁、可靠和灵活的能源。

构成燃料电池，诸如氢电池，的原理是基于在电流(电解)的作用下，将水分离成二氢和二氧。这两个分子形成化学燃料，据此，能量可以存储在燃料电池应用中。由这样的燃料电池提供的第二反应，使得可以逆转该过程并从这两种燃料生成电力。

在航空应用中，上述的电解反应通常在地面上进行，因此将氢气直接装载到专用箱中，并且二氧由从飞行器外面吸入的空气提供。

因此，这样的燃料电池是双电极发电机，该双电极发电机例如，通过在一个电极上的还原性燃料，诸如氢气，的氧化作用，加之在另一个电极上的氧化剂，诸如空气中的氧气，的还原作用，生成电能。

电池的氧化还原反应不仅产生电能，还生成副产品，诸如，水、热量和去氧空气。

尤其是，在阳极处的氧化反应分解与催化剂接触的氢分子，以释放电子并释出热量。在阴极处的还原反应通过氧气和由氧化作用释放的电子之间的接触，形成氧离子。此外，氢质子与氧离子重新结合以形成水。

因此，有必要提供用于冷却燃料电池的系统，以消散由电池释出的热量。

尤其是，每生成1千瓦的电力，燃料电池会散发1千瓦的热量。

目前在航空领域中使用的消散这些热量的解决方案之一是提供用外来空气供应的冷却系统，外来空气的流速是为了对应于观察到的外部最大温度的电池全功率设计的。

这种解决方案的缺点之一是它需要非常高的空气流速。举例来说，据估计，对于产生的大约100kW的功率，确保冷却电池所需要的空气流速在1.5至2kg/s的范围内。这种高的空气流速对飞行器造成显著的阻碍，并需要具有大的前表面的热交换器，其结果是大尺寸和大质量。

这些缺点对低温燃料电池尤其有害，对于低温燃料电池，电池和冷的冷却源之间的温差仅约10度。

因此，发明人寻求开发尤其使得冷却功率能够适应飞行器的飞行条件的优化的冷却系统。

发明内容

本发明的目的

本发明旨在于提供用于冷却燃料电池的系统，该系统至少克服了已知的、尤其是用于机载航空应用的冷却系统一些缺点。

本发明还旨在于在至少一实施例中提供冷却系统，该系统与已知系统相比具有限量的外形尺寸。

本发明尤其旨在于在至少一实施例中提供冷却系统，该系统使得能够将放电已知系统供给的功率所需要的冷却热交换器的大小变为原大小的三分之一。

本发明还旨在于在本发明的至少一实施例中提供使得能够在炎热的天气中促进冷却的系统。

本发明还旨在于提供配备有根据本发明的冷却系统的燃料电池。

为了实现这些目的，本发明涉及用于冷却运输工具的燃料电池的系统，运输工具例如包括飞行器，燃料电池包括阳极和阴极，所述系统包括用于冷却与所述阳极和/或所述阴极处于热相互作用中的电池的环路。