[实用新型]基于半导体致冷器的质子交换膜燃料电池堆温度控制装置

说明书

本实用新型涉及电池技术领域尤其涉及一种基于半导体致冷器的质子交换膜燃料电池堆温度控制装置，由半导体致冷器组件、双向电流传感器、桥式电子开关电路K1～K4、控制电路、电池堆温度传感器、循环泵及热交换介质组成，半导体致冷器组件采用可调直流电源供电，半导体致冷器组件的一端通过所述循环泵与质子交换膜燃料电池堆的热交换介质入口连接，另一端与热交换质子出口连接，控制电路和桥式电子开关电路K1～K4控制半导体致冷器电流方向。新的温度控制装置体积小、结构简单，能够有效克服目前技术方案的缺点。

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种基于半导体致冷器的质子交换膜燃料电池堆温度控制装置。

背景技术

质子交换膜燃料电池堆膜电极单体的理想输出电压Uo计算公式为：

上式中分别为氢、氧和水蒸气的压力，Eo为燃料电池堆膜电极单体的理想标准电动势，R为通用气体常数，T为燃料电池堆工作温度，F为法拉第常数。

由公式(1)可以看出：燃料电池堆膜电极单体的输出电压Uo由2部分构成，第1部分为膜电极单体的理想标准电动势Eo，Eo的数值主要由膜电极单体的材料特性决定；第2部分为膜电极单体的环境变量因素，主要由工作温度T、氢气压力氧气压力等环境变量的数值决定，其中燃料电池堆的工作温度T是其中的重要控制参数之一，直接影响着燃料电池堆膜电极单体输出电压Uo的数值。

目前关于质子交换膜燃料电池堆的温度控制装置普遍采用热交换介质(如去离子水等)循环+散热风扇+电加热器+控制电路等部件组成，温度控制装置检测质子交换膜燃料电池堆的温度传感器实时数值，并根据燃料电池堆的最佳工作温度值，如果燃料电池堆实时温度高于最佳工作温度值，则控制电路启动散热风扇关闭电加热器；如果燃料电池堆实时温度低于最佳工作温度值，则控制电路关闭散热风扇启动电加热器。由于散热风扇和电加热器是2组独立的执行器，所以这种温度控制装置体积大、结构也比较复杂。

实用新型内容

本实用新型的主要目的就是针对上述问题，提供一种基于半导体致冷器的质子交换膜燃料电池堆温度控制装置。

本实用新型为实现上述目的，采用以下技术方案：一种基于半导体致冷器的质子交换膜燃料电池堆温度控制装置，其特征在于：由半导体致冷器组件、双向电流传感器、桥式电子开关电路K1～K4、控制电路、电池堆温度传感器、循环泵及热交换介质组成，半导体致冷器组件采用可调直流电源供电，半导体致冷器组件的一端通过所述循环泵与质子交换膜燃料电池堆的热交换介质入口连接，另一端与热交换质子出口连接，控制电路和桥式电子开关电路K1～K4控制半导体致冷器电流方向；

主控电路通过检测质子交换膜燃料电池堆的温度传感器实时数值，并根据燃料电池堆的最佳工作温度值，确定半导体致冷器制冷或制热，并输出选通信号K1E、K2E、K3E、K4E，来控制桥式电子开关电路K1～K4的导通/截止状态,同时控制电路还通过双向电流传感器来检测半导体致冷器组件的实时电流数值，并通过控制电路内部的可调直流电源，调节VT+/VT-的输出电压给桥式电子开关电路供电，从而实现调节半导体致冷器的正向/反向工作电流数值的功能。

本实用新型的有益效果是:本实用新型采用半导体致冷器作为质子交换膜燃料电池堆温度控制装置的唯一执行器，采用热交换介质(如去离子水等)循环+半导体致冷器+控制电路的部件组成，如果燃料电池堆实时温度高于最佳工作温度值，则控制电路给半导体致冷器正向通电，半导体致冷器工作在制冷状态；如果燃料电池堆实时温度低于最佳工作温度值，则控制电路给半导体致冷器反向通电，半导体致冷器工作在制热状态，新的温度控制装置只需要半导体致冷器这唯一的执行器，就可以实现实时优化调节质子交换膜燃料电池堆的工作温度，使燃料电池堆工作温度能够平衡在最佳工作温度值附近。新的温度控制装置体积小、结构简单，能够有效克服目前技术方案的缺点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。