[发明专利]燃料电池温控系统及其温控方法

说明书

本申请属于燃料电池领域，公开了一种燃料电池温控系统及其温控方法，能够实现大面积燃料电池的快速控温以及良好散热。燃料电池温控系统包括：被测燃料电池，包括两个端板，且端板的面积至少为第一预设值；至少两套调温模块，设置在两个端板朝向被测燃料电池外的一侧表面，以实现对两个端板的分别控温，且调温模块与端板相对的热辐射面的面积大于或等于第一预设值的第一预设比例；至少两套温度检测模块，安装至被测燃料电池的阴极、阳极，用于获取实测温度；控制模块，连接至温度检测模块，并连接至调温模块，用于控制两套调温模块的工作状态，从而调控阴极、阳极的实测温度趋于目标温度。

技术领域

本申请属于燃料电池领域，尤其是涉及一种燃料电池温控系统及其温控方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池是一种高效的能量转换装置，被视为交通运输行业中具有广阔应用前景的清洁动力源之一。

燃料电池内部发生电化学反应产生电能的同时，伴随着热量的产生，且产热量随着运行电流密度的增加而上升。若热量无法及时排出，则会导致燃料电池温度持续升高，影响其内部的水热传输过程，可能引发膜干现象，从而降低整体的输出性能。此外，燃料电池温度过高可能对膜电极的微观结构造成破坏，降低燃料电池整体的使用寿命及耐久性。若燃料电池的产热量较低，无法支撑其达到预期的运行温度，则不利于电化学反应的发生，无法使燃料电池达到较好的输出性能。因此，维持燃料电池在合适的温度区间内运行非常关键。

针对单个燃料电池而言，常用的升温控制方法是将电阻丝布置于单燃料电池测试夹具中，利用欧姆热来进行加热。常用的散热控制方法有两种，一种是依靠单燃料电池与环境之间的自然对流换热，另一种是通过散热风扇来实现单燃料电池与环境之间的强制对流换热。虽然散热风扇控制方法所需的设备简单且操作简便，但是通常只适用于小面积单燃料电池（如25 cm²，50 cm²），当单燃料电池面积进一步增加时，这种方法面临着散热能力不足的问题，难以保证良好的温度控制效果。对于燃料电池汽车而言，如丰田Mirai一代中燃料电池堆的单燃料电池有效反应面积约为260 cm²，Mirai二代该面积约为270 cm²，现代NEXO该面积约为280 cm²，国产乘用车用燃料电池堆产品的单燃料电池有效反应面积约为300 cm²。

针对上述大面积单燃料电池的研发测试，采用散热风扇控制方法的可靠性和准确性不足，因此，提出一种大面积单燃料电池测试用调温模块设计方法及装置对于产品研发及试验检测至关重要。

发明内容

本申请实施例提供了一种燃料电池温控系统及其温控方法，能够实现大面积单燃料电池的快速升温以及良好散热，保证单燃料电池试验过程中温度控制精准可靠，极大提高大面积单燃料电池性能测试的准确性，促进燃料电池研发能力以及检测能力的提升。

第一方面，本申请实施例提供了一种燃料电池温控系统，包括：被测燃料电池，包括两个相对设置的端板，且所述端板的面积至少为第一预设值；至少两套调温模块，分别设置在两个所述端板朝向被测燃料电池外的一侧表面，以实现对两个所述端板的分别控温，且所述调温模块与所述端板相对的热辐射面的面积大于或等于所述第一预设值的第一预设比例；至少两套温度检测模块，安装至所述被测燃料电池的阴极、阳极，用于获取所述被测燃料电池的阴极、阳极的实测温度；控制模块，连接至所述温度检测模块，并连接至所述调温模块，用于根据所述两套温度检测模块的检测结果，分别控制两套所述调温模块的工作状态，从而调控所述被测燃料电池的端板的温度，以调控所述阴极、阳极的实测温度趋于目标温度。

在上述第一方面的一种可能的实现中，所述调温模块包括：板状调温单元，与所述端板相对设置，且所述板状调温单元具有板状的热辐射面，所述板状的热辐射面与所述端板相对的热辐射面的面积大于或等于所述第一预设值的第一预设比例；和/或，所述第一预设比例大于或等于70%。