一种燃料电池液冷散热控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种燃料电池液冷散热控制系统。


背景技术：

2.燃料电池电堆需要在合适温度下运行，以提高输出性能。目前关于燃料电池电堆的散热设计主要考虑电堆整体温度的控制，而没有考虑到电堆活性区域内的温度分布差异。在电堆内部的反应气体沿着流道流向(流场入口到流场出口)，随电化学反应的发生会生成水，导致流道流向的湿度分布不均。具体来说，靠近流场入口处含水量小，相对湿度低，催化剂层活性较差；靠近流场出口处含水量大，相对湿度高，容易出现饱和冷凝水，阻碍气体扩散层和催化剂层中的气体交换，增大传质阻抗。如果能沿着流道流向改变温度分布，则可以有效改善电堆内部的湿度分布，提升电堆输出性能和动态性能。由此，本申请设计了一种可以改善电堆内部温度梯度的散热控制系统。


技术实现要素：

3.本实用新型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液冷散热控制系统。
4.本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
5.一种燃料电池液冷散热控制系统，包括燃料电池电堆、散热器，第一管道、第二管道、第三管道和比例阀，所述燃料电池电堆包括冷却进液口和冷却出液口，所述散热器包括散热进液口和散热出液口，所述冷却进液口和散热出液口通过第一管道连接，所述冷却出液口和散热进液口通过第二管道连接，所述第一管道上设有水泵，所述比例阀设置在第一管道上，所述比例阀包括第一进水端，第二进水端和出水端，所述第一进水端连接散热出液口，所述出水端连接水泵的进口，所述第三管道的一端连接第二管道，另一端连接第二进水端。
6.进一步地，所述的比例阀为电动比例调节阀。
7.进一步地，所述第一管道、第二管道和第三管道外均设有保温套。
8.进一步地，所述第一管道、第二管道和第三管道上均设有流量传感器。
9.进一步地，所述第一管道、第二管道和第三管道上均设有温度传感器。
10.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
11.(1)本实用新型通过在原有散热控制系统上设置比例阀和第三管道，使得一部分的高温水不进入散热器而是用作为水温调节，配合水泵的流速控制，可是实现燃料电池电堆内冷却流道的温度梯度控制，从而改善电堆内部反应流道的温度分布，使电堆在负载变化过程中的温度与产水量协同变化，实现湿度均匀，提升电堆性能与稳定性。
12.(2)各个管道外设置保温套确保温度控制的精确性。
附图说明
13.图1为本实用新型的结构示意图。
14.图2为本实用新型的控制流程示意图。
15.附图标记：1-燃料电池电堆；11-冷却进液口；12-冷却出液口；2-散热器；21-散热进液口；22-散热出液口；3-第一管道；4-第二管道；5-第三管道；6-比例阀；61-第一进水端；62-第二进水端；63-出水端；7-水泵。
具体实施方式
16.下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
17.如图1所示，本实施例提供了一种燃料电池液冷散热控制系统，包括燃料电池电堆1、散热器2，第一管道3、第二管道4、第三管道5、水泵7和比例阀6。燃料电池内部具有反应气体流道，在反应气体流道下方分布有冷却流道，冷却流道的两端分别为燃料电池电堆1的冷却进液口11和冷却出液口12。散热器2包括散热进液口21和散热出液口22，散热进液口21通过第二管道4连接冷却出液口12，散热出液口22通过第一管道3连接冷却进液口11。水泵7和比例阀6均设置在第一管道3上。比例阀6采用现有的常规设置，包括第一进水端61，第二进水端62和出水端63。第一进水端61连接散热出液口22，出水端63连接水泵7的进口。第三管道5的一端连接第二管道4，另一端连接第二进水端62。
18.本实施例中，比例阀6采用电动比例调节阀，可对第一进水端61和第二进水端62的进液混合程度实时调节；水泵7为电动泵，可以实时调节内部冷却液的流速。
19.本实施例中，第一管道3、第二管道4和第三管道5外均设有保温套，并且设有温度传感器，确保比例阀6混合后温度控制的精确性。
20.本实施例中，第一管道3、第二管道4和第三管道5上均设有流量传感器，确保水泵7的流速控制精度。
21.本实施例的工作原理如下：为了改善燃料电池电堆1内部的湿度分布，提升电堆输出性能和动态性能，本实施例采用电堆冷却液流量和循环量控制相结合的办法，通过控制燃料电池电堆1内部冷却液流量来控制电堆内部的温度梯度，改善电堆内部的湿度分布。本实施例通过在原有散热控制系统上设置比例阀6和第三管道5，使得一部分的高温水不进入散热器2而是用作为水温调节，配合水泵7的流速控制，可是实现燃料电池电堆1内冷却流道的温度梯度控制，从而改善电堆内部反应流道的温度分布，使电堆在负载变化过程中的温度与产水量协同变化，实现湿度均匀，提升电堆性能与稳定性。
22.如图2所示，为燃料电池液冷散热控制系统的控制流程图。比例阀6中的比例控制由系统电堆的平均温度决定。当平均温度升高时，提高第二进水端62的流量占比，使没有经过散热的冷却液比例提高，提升进入燃料电池电堆1的冷却液温度；当平均温度降低时，提高第一进水端61的流量占比，使经过散热的冷却液比例提高，降低进入燃料电池电堆1的冷却液温度。然后通过水泵7的流速控制，使经过冷却流道的冷却液温度梯度变化适配反应气体流道的产水量，使反应气体流道的产水量蒸发量(湿度)均衡，改善动态过程中的活性区域相对湿度，提升电堆性能与稳定性。
23.以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。


技术特征：
1.一种燃料电池液冷散热控制系统，其特征在于，包括燃料电池电堆(1)、散热器(2)，第一管道(3)、第二管道(4)、第三管道(5)和比例阀(6)，所述燃料电池电堆(1)包括冷却进液口(11)和冷却出液口(12)，所述散热器(2)包括散热进液口(21)和散热出液口(22)，所述冷却进液口(11)和散热出液口(22)通过第一管道(3)连接，所述冷却出液口(12)和散热进液口(21)通过第二管道(4)连接，所述第一管道(3)上设有水泵(7)，所述比例阀(6)设置在第一管道(3)上，所述比例阀(6)包括第一进水端(61)，第二进水端(62)和出水端(63)，所述第一进水端(61)连接散热出液口(22)，所述出水端(63)连接水泵(7)的进口，所述第三管道(5)的一端连接第二管道(4)，另一端连接第二进水端(62)。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池液冷散热控制系统，其特征在于，所述的比例阀(6)为电动比例调节阀。3.根据权利要求1所述的一种燃料电池液冷散热控制系统，其特征在于，所述第一管道(3)、第二管道(4)和第三管道(5)外均设有保温套。4.根据权利要求1所述的一种燃料电池液冷散热控制系统，其特征在于，所述第一管道(3)、第二管道(4)和第三管道(5)上均设有流量传感器。5.根据权利要求1所述的一种燃料电池液冷散热控制系统，其特征在于，所述第一管道(3)、第二管道(4)和第三管道(5)上均设有温度传感器。

技术总结
本实用新型涉及一种燃料电池液冷散热控制系统，包括燃料电池电堆、散热器，第一管道、第二管道、第三管道和比例阀，燃料电池电堆包括冷却进液口和冷却出液口，散热器包括散热进液口和散热出液口，冷却进液口和散热出液口通过第一管道连接，冷却出液口和散热进液口通过第二管道连接，第一管道上设有水泵，比例阀设置在第一管道上，比例阀包括第一进水端，第二进水端和出水端，第一进水端连接散热出液口，出水端连接水泵的进口，第三管道的一端连接第二管道，另一端连接第二进水端。与现有技术相比，本实用新型具有改善电堆内部反应流道的温度分布，实现湿度均匀，提升电堆性能与稳定性等优点。等优点。等优点。


技术研发人员：ꢀ(74)专利代理机构
受保护的技术使用者：上海智能制造功能平台有限公司
技术研发日：2021.12.21
技术公布日：2022/8/26