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CN102437357A - 燃料电池的水平衡系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池的水平衡系统，包括水汽分离器、水泵，所述水汽分离器设置在燃料电池堆尾气通道上，所述水泵连接所述水汽分离器底部，将所述水汽分离器底部生成的液态水抽送至燃料电池水箱，所述水汽分离器侧面设置有制冷装置。优选方案为所述制冷装置包括控制器、半导体制冷片、设置在半导体制冷片制冷侧的第一翅片、设置在半导体制冷片散热侧的第二翅片以及设置在所述第二翅片外侧的散热风扇；所述半导体制冷片设置在所述水汽分离器侧面的外部，所述控制器与所述半导体制冷片和散热风扇相连。与现有技术相比，本发明系统的水汽分离更彻底、水蒸气充分回收至系统水箱并回收利用来对氢气和空气进行增湿的，极大限度的实现了燃料电池系统的水平衡。

Description

燃料电池的水平衡系统
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池的水平衡系统。
背景技术
质子交换膜燃料电池是一种能够将氢转化成电能及反应产物的装置；该装置的内部核心部件是膜电极，膜电极一般均放在两块导电的极板中间，每块导电极板与膜电极接触的表面设置有导流槽，这些导流槽即作为燃料与氧化剂进入阳极、阴极表面的通道，又作为带走燃料电池运行过程中生成的水的通道。
燃料电池发电系统通常包括燃料电池堆、储氢装置、减压阀、空气过滤装置、空气压缩供应装置、水汽分离器、水箱、散热装置、增湿装置等，其中燃料电池堆通常包括：燃料及氧化剂气体的导流进口和导流通道，将燃料(如氢气)和氧化剂(主要是氧气和空气)均匀分布到各个阳极、阴极面的导流槽；散热冷却流体(如水)的进出口与导流通道，将散热冷却气体均匀分布到各个电池组内散热冷却通道中，将燃料电池内氢、氧电化学放热反应生成的热吸收并带出电池组进行散热；燃料与氧化剂气体的出口与相应的导流通道，燃料气体与氧化剂气体在排出时，可携带出燃料电池中生成的液、汽态的水。
燃料电池生成水大部分都是通过阴极氧化剂(空气)侧排出，生成水大部分汽化为水蒸气与空气一起排出，即使使用了水汽分离器，也难以分离水蒸气，大量的水蒸气随着空气排除了系统，造成了资源的浪费。
另一方面，目前的燃料电池系统工作时，由于过量干燥的燃料与氧化剂气体进入燃料电池堆可能造成膜电极中的质子交换膜失水，造成燃料电池内组急剧增加，运行性能急剧下降，因此通常需要对进入燃料电池堆的燃料与氧化剂气体进行增湿。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术水汽分离不彻底、水蒸气回收利用不充分等不足，提供一种燃料电池的水平衡系统。该系统的水汽分离更彻底、水蒸气充分回收至系统水箱并回收利用来对氢气和空气进行增湿的，极大限度的实现了燃料电池系统的水平衡。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及的燃料电池的一种燃料电池的水平衡系统，包括水汽分离器、水泵，所述水汽分离器设置在燃料电池堆尾气通道上，所述水泵连接所述水汽分离器底部，将所述水汽分离器底部生成的液态水抽送至燃料电池水箱，所述水汽分离器侧面设置有制冷装置。
优选的，所述制冷装置包括控制器、半导体制冷片、设置在半导体制冷片制冷侧的第一翅片、设置在半导体制冷片散热侧的第二翅片以及设置在所述第二翅片外侧的散热风扇；所述半导体制冷片设置在所述水汽分离器侧面的外部，所述控制器与所述半导体制冷片和散热风扇相连。
优选的，所述燃料电池水箱设置有溢流口。
优选的，在所述燃料电池水箱上设置有第一、第二液位传感器，所述控制器还与所述第一、第二液位传感器相连。
优选的，所述半导体制冷片采用TEC12706制冷片。
优选的，所述第一翅片采用不锈钢材质的翅片，所述第二翅片采用不锈钢或铝材质的翅片。
优选的，所述第一、第二液位传感器均采用BL-YW510光电液位开关。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、通过制冷装置更彻底地实现水汽分离；
2、水蒸气充分回收至系统水箱并回收利用来对氢气和空气进行增湿的，极大限度的实现了燃料电池系统的水平衡；
3、整个系统结构简单、成本低、适应燃料电池产业化的需要。
4、通过水箱上设置的液位传感器，在测得水箱中水位达到设定位置时，通过控制器中断制冷装置的工作，避免继续回收造成系统能量的浪费。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
其中，1水汽分离器，2第一翅片，3半导体制冷片，4第二翅片，5散热风扇，6水泵。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。
实施例
如图1所示，本实施例的燃料电池的水平衡系统，包括水汽分离器1、水泵6，所述水汽分离器1设置在燃料电池堆尾气通道上，所述水泵6连接所述水汽分离器1底部，用于将所述水汽分离器1底部生成的液态水抽送至燃料电池水箱，水箱中的水回收后用于对进入燃料电池堆的空气、氢气分别进行增湿。
该水汽分离器侧面设置有制冷装置，用来对水汽分离器1中的水蒸气进一步冷凝生成液态水。所述制冷装置包括控制器、半导体制冷片3、设置在半导体制冷片3制冷侧的第一翅片2、设置在半导体制冷片3散热侧的第二翅片4以及设置在所述第二翅片外侧的散热风扇5；所述半导体制冷片3设置在所述水汽分离器1侧面的外部，所述控制器与所述半导体制冷片3和散热风扇5相连。所述半导体制冷片3在通电的情况下，两端极板产生一定的温差，利用它的冷凝面为水汽分离器1内部提供一个低温环境，从而更好的将其中的水蒸气冷凝成液态水，它的发热面通过设置散热风扇5将置换出的热源能量排出系统。
在本实施例中，半导体制冷片3采用TEC12706制冷片。所述第一翅片2采用不锈钢材质的翅片，所述第二翅片4采用不锈钢或铝材质的翅片。
在本实施例中，所述燃料电池水箱设置有溢流口，使得水箱中的水位恒定在设置的位置。进一步地，在所述燃料电池水箱上设置有第一、第二液位传感器，所述控制器还与所述第一、第二液位传感器相连；所述第一、第二液位传感器均采用BL-YW510光电液位开关；在测得水箱中水位达到设定位置时，通过控制器中断制冷装置的工作，避免继续回收造成系统能量的浪费。

Claims (7)

1.一种燃料电池的水平衡系统，包括水汽分离器、水泵，所述水汽分离器设置在燃料电池堆尾气通道上，所述水泵连接所述水汽分离器底部，将所述水汽分离器底部生成的液态水抽送至燃料电池水箱，其特征在于：所述水汽分离器侧面设置有制冷装置。
2.根据权利要求1所述的燃料电池的水平衡系统，其特征在于：所述制冷装置包括控制器、半导体制冷片、设置在半导体制冷片制冷侧的第一翅片、设置在半导体制冷片散热侧的第二翅片以及设置在所述第二翅片外侧的散热风扇；所述半导体制冷片设置在所述水汽分离器侧面的外部，所述控制器与所述半导体制冷片和散热风扇相连。
3.根据权利要求2所述的燃料电池的水平衡系统，其特征在于：所述燃料电池水箱设置有溢流口。
4.根据权利要求2或3所述的燃料电池的水平衡系统，其特征在于：在所述燃料电池水箱上设置有第一、第二液位传感器，所述控制器还与所述第一、第二液位传感器相连。
5.根据权利要求2所述的燃料电池的水平衡系统，其特征在于：所述半导体制冷片采用TEC12706制冷片。
6.根据权利要求2所述的燃料电池的水平衡系统，其特征在于：所述第一翅片采用不锈钢材质的翅片，所述第二翅片采用不锈钢或铝材质的翅片。
7.根据权利要求4所述的燃料电池的水平衡系统，其特征在于：所述第一、第二液位传感器均采用BL-YW510光电液位开关。
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