[发明专利]一种燃料电池冷却循环系统

说明书

本发明涉及一种燃料电池冷却循环系统，包括电堆、空气回路、冷却回路和压力回路；空气回路包括空压机，空压机压缩的空气自电堆的空气入口通入电堆，自电堆的空气出口排出电堆；冷却回路包括膨胀水箱和水泵，冷却液在水泵的作用下通入电堆，并自电堆回流至水泵进水口，膨胀水箱为冷却回路补充冷却液；压力回路包括输气管和单向阀，输气管连接电堆的空气出口和膨胀水箱，单向阀布置在电堆的空气出口与膨胀水箱之间。与现有技术相比，本发明将电堆空气出口处具有一定压力的气体通入膨胀水箱，降低了燃料电池对水泵扬程的需要，降低了燃料电池的成本，且较小扬程的水泵的功率也较小，从而增大了燃料电池的系统净输出功率。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种燃料电池冷却循环系统。

背景技术

在燃料电池系统中，为了保证电堆能够在相对理想的状态下运行，一般要求电堆冷却侧和电堆阳极与阴极之间保持一定的压差，从而避免电堆冷却侧与电堆阳极、阴极压差过大导致发生氢气、空气、冷却液的相互渗透。

目前，燃料电池的系统功率越做越大，为了保证冷却侧的压力，需要配置扬程比较大的水泵。但是，配置扬程较大的水泵会产生以下问题：水泵的功率增加，导致整个燃料电池系统的净输出功率降低；大扬程的水泵成本较高，会导致燃料电池的生产成本增加；大扬程水泵的可选型号比较少，造成燃料电池系统匹配困难。

中国专利CN210668556U中公开了一种燃料电池发动机冷却水压力控制系统，其基本构思是将电堆入口的压缩空气通入膨胀水箱，从而使得水泵入口处的压力增大，降低水泵消耗的功率。该系统的优点是能耗较低、压力控制稳定性能好等，但在实际应用时仍然存在不足之处：压缩空气通入膨胀水箱后，膨胀水箱具有一定的压力，当空压机停止运行或空气路压力小于膨胀水箱压力时，膨胀水箱内的水和气体会倒灌进空气路中，影响燃料电池的寿命；压缩空气通过输气管通入膨胀水箱，随着电堆功率的增加，电堆入口(空压机出口)的压力也会显著增加，需要在输气管上设置调压件等调节气压，这样导致了燃料电池系统的成本较高，而且占用了一定的体积和空间，不利于集成化设置。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种燃料电池冷却循环系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种燃料电池冷却循环系统，包括电堆、空气回路、冷却回路和压力回路；

所述空气回路包括空压机，所述空压机用于对空气进行压缩，压缩空气自电堆的空气入口通入电堆阴极，电堆内的压缩空气自电堆阴极的空气出口排出电堆；

所述冷却回路包括膨胀水箱和水泵，冷却液在水泵的作用下通入电堆，并自电堆回流至水泵进水口，膨胀水箱用于为冷却回路补充冷却液；

所述压力回路包括输气管和单向阀，所述输气管的一端连接至电堆的空气出口，所述输气管的另一端连接至膨胀水箱，所述单向阀布置在电堆的空气出口与膨胀水箱之间，用于导通空气出口至膨胀水箱并阻断膨胀水箱至空气出口。

进一步的，所述空气回路还包括进气管，进气管连接空压机和电堆的空气入口，空压机压缩的空气通过进气管通入电堆。

进一步的，所述空气回路还包括排气管，排气管连接电堆的空气出口，电堆内的压缩空气通过排气管排出，所述排气管上安装有调压阀，所述调压阀用于调节空气回路的气压。

进一步的，所述输气管的一端连接至排气管，且输气管与排气管的连接处位于调压阀的上游。

进一步的，电堆的空气出口至膨胀水箱之间的管路是斜朝上或竖直朝上的，避免管路先向下弯曲再朝上，从而防止了因电堆阴极出口的水积聚在管路内而导致的流阻增大。

进一步的，所述燃料电池冷却循环系统还包括支撑结构，所述支撑结构用于支撑电堆的空气出口至膨胀水箱之间的管路。