[实用新型]一种燃料电池热管理系统

说明书

本实用新型公开了一种燃料电池热管理系统，属于燃料电池技术领域。它包括电池组、运行液箱、加热子系统和散热子系统以及驱动源，电池组、散热单元和运行液箱通过管路连接形成第一循环液路；加热子系统包括安装在运行液箱上的电加热装置和/或太阳能加热装置；散热子系统用于降温。其中，加热子系统在低温环境时，充分利用太阳能转换成热能，来维持电解液在合适的温度范围内；当光照不充分时，电加热装置作为辅助加热，通过这样减少系统电能消耗；且通过热能循环子系统，将电池组化学反应产生的热量储存到换热液箱中，进行循环利用，在一定程度上缓解了低温环境造成的电池性能衰减，延长了电池的使用寿命，提高能源利用效率，减少能源浪费。

技术领域

本实用新型属于燃料电池技术领域，具体地说，涉及一种燃料电池热管理系统。

背景技术

金属燃料电池是以金属为负极反应物；空气中的氧气为正极反应物；碱性水溶液作为电解液的一类特殊的燃料电池。因其具有较高的能量密度，同时金属资源丰富，例如锌、镁、铝等金属都可以作为原料，运用于金属燃料电池，应用前景广阔。尤其在长时备用电源市场中运用，其优点尤为突出。

作为备用电源使用的金属燃料电池，由于其应用场景的特殊性，需要电池系统长期保持待机状态，紧急场合需要立即启动，并保证稳定输出。由于金属燃料电池运行需要电解液在一定温度范围内才可以达到最佳输出效果，电解液温度过低，电池反应速率慢，其输出电压低于额定值。而随着化学反应持续，电解液温度逐步上升，电池输出电压逐步达到额定值，影响电池系统的响应速度。因此，首先保持金属燃料电池电解液初始温度在最佳温度范围内，可以实现金属燃料电池快速达到额定电压输出。其次金属燃料电池放电过程中持续产生大量的热量，达到一定温度时需要借助散热装置散热，以保证系统可以稳定运行，但是散失的这部分热量如果没有好好利用，也会造成能源上的浪费。基于此情况需要设计一套合理的热管理系统，一方面提升金属燃料电池性能及稳定性，另一方面也提高金属燃料电池热能利用效率。

例如，中国专利授权公告号为CN104716364B，公开了采用短路加热和化学加热两种方法使金属燃料电池在低温条件下正常启动。即通过现场配置高浓度KOH电解液的方法得到热的电解液并加热电池，或者利用电池正负极相连实现内部短路产生热量加热电池。但是，该类方式不仅系统复杂，而且还会产生较大能耗，缩短了燃料电池的使用寿命，且无法精确控制加热时间和温度，容易造成安全隐患。

实用新型内容

1.技术问题

针对现有技术中燃料电池的热管理系统结构复杂，并产生较大能耗的问题。本实用新型的加热子系统在低温环境时，充分利用太阳能转换为热能来维持电解液在合适的温度范围内，当光照不充分时，电加热装置作为辅助加热，通过这样减少系统电能消耗；并通过热能循环子系统，将电池组化学反应产生的热量储存到换热液箱中，进行循环利用，在一定程度上缓解了低温环境造成的电池性能衰减，延长了电池的使用寿命，提高能源利用效率，减少能源浪费。

2.技术方案

在本公开的提供了一种燃料电池热管理系统。

一种燃料电池热管理系统，包括：电池组、运行液箱、加热子系统和散热子系统以及驱动源；

所述加热子系统包括安装在运行液箱上的电加热装置和/或太阳能加热装置，所述电加热装置和太阳能加热装置均用于使运行液箱中的液体升温；

所述散热子系统包括冷源和散热单元；所述冷源用于使散热单元降温；

所述电池组、散热单元和运行液箱通过管路连接形成第一循环液路，所述驱动源用于驱动所述第一循环液路中的液流流动。

在一些实施例中，所述的太阳能加热装置包括太阳能储能装置、第一换热器、第二循环泵、第四循环泵以及第一温度传感器；所述太阳能储能装置用于存储吸收太阳能的储热液，所述太阳能储能装置通过所述第四循环泵与所述第一换热器连接；所述第一换热器通过第二循环泵与运行液箱连通。