一种燃料电池热风清洗维护系统的制作方法

本发明涉及燃料电池发电及维护，具体涉及一种燃料电池热风清洗维护系统。

背景技术：

1、金属空气燃料电池是一种可直接将金属通过电解液发生化学反应形成的化学能转化为电能的电池，具有成本低、绿色环保、更换金属电极实现可持续性输出等优势，在新能源汽车、备用电源、孤岛电源、民用产品等领域备受瞩目。

2、金属空气燃料电池如铝空气燃料电池的发电过程主要通过电解液循环装置将电解液注入到燃料电池电堆内部，在电堆内部电解液与金属铝阳极和空气电极发生化学反应输出电能，电解液将反应过后的产物随电解液的流动带出电堆，并通过电解液循环装置实现电解液与电堆内部的不断循环反应，直到铝阳极消耗完毕。

3、在电池放电或使用后，如果不及时进行电池本体的清洗和维护工作，会造成燃料电池空气电极内表面残余液体失水后形成固体残留物，固体残留物的形成一方面影响第二次使用性能，另一方面对空气电极膜产生一定的破坏，影响电池使用寿命，所以燃料电池的维护过程也同等重要。

4、目前铝空气燃料电池结构系统中的发电过程和维护过程是两个相对独立的管理单元。发电过程主要是对外输出电能，满足用电需求；维护过程是对发电结束后电堆进行维护和保养过程，以此来提高电池使用寿命和再次发电性能。其维护过程如图1所示，主要是传统泵和清洗液箱内的清洗液来对燃料电池反应电堆进行清洗维护，为了实现上述目的需要额外增加辅助管路，这样就会使得发电过程和维护过程两个管理单元的增加对整个铝空气燃料电池的体积和重量均产生较大影响，除发电和维护过程管理单元液体储存所需的液箱容器外，液体循环流动的动力装置和管线的重复与相互隔离和控制亦不可缺少，从而降低燃料电池的能量密度，增加系统开发难度和开发成本以及生产成本。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种燃料电池热风清洗维护系统，能够解决现有技术中需要额外增加辅助管路才能实现燃料电池的维护清洗功能的问题，减低清洗维护的难度，提高清洗维护的效率。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种燃料电池热风清洗维护系统，包括工作泵、电解液箱、燃料电池反应电堆、三通接头、单向控制阀以及清洗维护装置；

3、所述工作泵、燃料电池反应电堆和电解液箱通过管路循环连通；所述三通接头包括第一接头、第二接头和第三接头，所述第一接头和第二接头设置在工作泵和燃料电池反应电堆之间的管路上；所述第三接头与单向控制阀相连接；所述单向控制阀通过管道与清洗维护装置相连通；

4、所述清洗维护装置包括控制器、温度传感器、加热模块和风力控制单元；所述控制器分别与温度传感器、加热模块、风力控制单元以及单向控制阀电连接。

5、本方案的原理及优点是：本方案中，接到供电信号后，控制器用于启动加热模块和分离控制单元进行工作，所述加热模块用于对风力控制单元形成的流动风进行加热升温，风力控制单元用于推动热风向温度传感器方向运行，温度传感器用于检测流到过来的热风的温度值，并将对应的实时温度值传递给控制器，所述控制器用于在接收到对应的实时温度值后，将其与预设温度值进行比较判断，若达到预设温度值，则加热模块停止加热，风力控制单元继续运行，并开启单向控制阀，当低于预设温度值时，加热模块再次启动。

6、随着热气从单向控制阀流出，从而流到燃料电池反应电堆内部，进而通过热风对燃料电池反应电堆内部的空气电极和铝阳极进行表面烘干，并带出残余电解液又流回电解液箱内，以此实现了对燃料电池反应电堆的清洗维护工作。

7、1、相比现有技术中铝空气燃料电池结构系统中的发电过程和维护过程是两个相对独立的管理单元。发电过程和维护过程两个管理单元的增加对整个铝空气燃料电池的体积和重量均产生较大影响，除发电和维护过程管理单元液体储存所需的液箱容器外，液体循环流动的动力装置和管线的重复与相互隔离和控制亦不可缺少，从而降低燃料电池的能量密度，增加系统开发难度和开发成本以及生产成本。本方案采用的是发电过程和维护过程成为一个管理单元，以此来替代传统清洗液箱模式，整个清洗过程方法操作简单，组装工艺也方便，大大减低了系统组装难度以及开发成本，不需要额外增加辅助管道系统来实现清洗维护功能，减低清洗维护的难度，提高清洗维护的效率。

8、2、本方案相比较现有的通过传统泵和清洗液来对燃料电池反应电堆进行清洗维护，本方案采用的是热风清洗维护的方法，即通过热风来对燃料电池反应电堆内的残余电解液进行烘干并携带出来，能够使得系统在长期备有条件下完成日常维护，方便元器件的正常性检测，在清洗维护模式下燃料电池内部无电解液的存在和流动，燃料电池无放电和低电流发电过程，减少铝阳极电量损失，从而提升燃料电池在长期备用模式下燃料电池电堆的使用寿命。

9、优选的，作为一种改进，所述清洗维护装置还包括安装管，所述安装管与单向控制阀相连通；所述温度传感器、加热模块和风力控制单元依次设置在安装管内。

10、有益效果：通过安装管的设置使得热风能够更好的流到单向控制阀上，大大提高热风的流动效率。同时也对清洗维护装置进行更好的保护。

11、优选的，作为一种改进，所述清洗维护装置还包括与控制器电连接的温度保护装置，所述温度保护装置设置在单向控制阀和温度传感器之间。

12、有益效果：温度保护装置的设置能够在温度传感器出现温度检测故障或加热模块出现故障造成设备持续升温，超过预设阈值后强制切断加热模块的加热，极大提高装置的安全性。

13、优选的，作为一种改进，所述加热模块为加热管，所述加热管为螺旋状。

14、有益效果：在本方案中，螺旋状的加热管可以更好更快且更加全面的对安装管内的空气进行加热，极大提高了加热效率，能够实现更快的清洗维护功能。

15、优选的，作为一种改进，所述加热管的材质为镍铬合金。

16、有益效果：镍铬合金的使用可以使得加热管更加耐用，也能确保加热管长期不变形。

技术特征：

1.一种燃料电池热风清洗维护系统，其特征在于：包括工作泵、电解液箱、燃料电池反应电堆、三通接头、单向控制阀以及清洗维护装置；

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池热风清洗维护系统，其特征在于：所述清洗维护装置还包括安装管，所述安装管与单向控制阀相连通；所述温度传感器、加热模块和风力控制单元依次设置在安装管内。

3.根据权利要求2所述的一种燃料电池热风清洗维护系统，其特征在于：所述清洗维护装置还包括与控制器电连接的温度保护装置，所述温度保护装置设置在单向控制阀和温度传感器之间。

4.根据权利要求1所述的一种燃料电池热风清洗维护系统，其特征在于：所述加热模块为加热管，所述加热管为螺旋状。

5.根据权利要求4所述的一种燃料电池热风清洗维护系统，其特征在于：所述加热管的材质为镍铬合金。

技术总结
本发明涉及燃料电池发电及维护技术领域，具体涉及一种燃料电池热风清洗维护系统，包括工作泵、电解液箱、燃料电池反应电堆、三通接头、单向控制阀以及清洗维护装置；三通接头包括第一接头、第二接头和第三接头，第一接头和第二接头设置在工作泵和燃料电池反应电堆之间的管路上；第三接头与单向控制阀相连接；单向控制阀通过管道与清洗维护装置相连通；清洗维护装置包括控制器、温度传感器、加热模块和风力控制单元；控制器分别与温度传感器、加热模块、风力控制单元以及单向控制阀电连接。本方案能够解决现有技术中需要额外增加辅助管路才能实现燃料电池的维护清洗功能的问题，减低清洗维护的难度，提高清洗维护的效率。

技术研发人员：汪云华,张战胜,周燕,胡广来,李谢华,孙黎明,李响,马吉燕
受保护的技术使用者：重庆国创轻合金研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13