技术特征：
1.一种用于阴极开式风冷燃料电池的恒压补氧系统，其特征在于，包括氧气瓶(1)、压力调节阀(2)、风扇(3)、风道(4)、排水装置(5)和压力传感器(7)；氧气瓶(1)与燃料电池的阴极入口连接，压力调节阀(2)设于氧气瓶(1)与燃料电池的阴极入口之间；风道(4)的第一端连接燃料电池的阴极入口，风道(4)的第二端连接燃料电池的阴极出口；风扇(3)设于风道(4)的第二端内部，压力传感器(7)设于风道(4)的第一端内部；风道(4)的最低点设有用于排出冷凝水的排水装置(5)。2.根据权利要求1所述的一种用于阴极开式风冷燃料电池的恒压补氧系统，其特征在于，还包括散热翅片(6)、第一温度传感器(8)和第二温度传感器(9)；散热翅片(6)设于风道(4)的外表面；第一温度传感器(8)和第二温度传感器(9)分别用于获取燃料电池阴气入口的温度t1和燃料电池阴极出口的温度t2。3.根据权利要求1所述的一种用于阴极开式风冷燃料电池的恒压补氧系统，其特征在于，排水装置(5)为疏水阀或电磁阀。4.根据权利要求3所述的一种用于阴极开式风冷燃料电池的恒压补氧系统，其特征在于，当排水装置(5)为电磁阀时，按照如下方法控制排水装置(5)的打开：获取燃料电池的实时发电电流；对实时发电电流随时间进行积分，得到用于反映风道(4)中水量累积值的电流积分值；当电流积分值大于预设阈值时，打开排水装置(5)。5.根据权利要求4所述的一种用于阴极开式风冷燃料电池的恒压补氧系统，其特征在于，电流积分值≤预设阈值时，风道(4)中水蒸气含量≤60％。6.根据权利要求1所述的一种用于阴极开式风冷燃料电池的恒压补氧系统，阴极开式风冷燃料电池运行前，向燃料电池的阴极入口充入氧气和氮气的混合气；所述混合气中氧气和氮气的体积百分比分别为20％和80％；阴极开式风冷燃料电池运行时，氧气瓶(1)的氧气供给量等于燃料电池发电时的氧气消耗量。7.根据权利要求1所述的一种用于阴极开式风冷燃料电池的恒压补氧系统，其特征在于，风道(4)的散热面积a根据如下公式确定：其中q为燃料电池运行散热量；h为环境的对流换热系数；t1为燃料电池入口温度；t2为燃料电池出口温度；t0为外界环境温度；t1和t2燃料电池入口温度传感器(8)、燃料电池出口温度传感器(9)。8.根据权利要求1所述的一种用于阴极开式风冷燃料电池的恒压补氧系统，其特征在于，风道(4)的第一端内部温度为50～70℃；压力调节阀(2)根据压力传感器(7)监测的压力进行调整，使风道(4)内部的压力恒定。
9.根据权利要求1所述的一种用于阴极开式风冷燃料电池的恒压补氧系统，其特征在于，应用于≥5km的高空环境。10.一种用于阴极开式风冷燃料电池的恒压补氧方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的用于阴极开式风冷燃料电池的恒压补氧系统实现，包括:阴极开式风冷燃料电池运行前，向燃料电池的阴极入口预先充入氧气和氮气的混合气；阴极开式风冷燃料电池运行时，氧气瓶(1)中的氧气经压力调节阀(2) 调节后通入燃料电池的阴极入口；燃料电池接收由外部预先充入的混合气、由氧气瓶(1)通入的氧气和由氢气源通入的氢气，产生发电电流，同时在风扇(3)作用下将剩余气体和水蒸气经燃料电池的阴极出口排入风道(4)；剩余气体为氧气和氮气的混合气；剩余气体和水蒸气在风道(4)中与风道(4)外部的空气进行热交换；热交换后的水蒸气在风道(4)中冷凝，冷凝水到达风道(4)的最低点经排水装置(5)排出，剩余气体经风道(4)重新返回燃料电池的阴极入口。
技术总结
本发明公开了一种阴极开式风冷燃料电池的恒压补氧系统，氧气瓶与燃料电池的阴极入口连接，风道一端连接燃料电池的阴极入口，另一端连接燃料电池的阴极出口；风道的最低点设有排水装置。本发明还公开了一种基于上述系统的恒压补氧方法，氧气瓶中的氧气通入燃料电池的阴极入口；剩余气体和水蒸气经燃料电池的阴极出口排入风道；剩余气体和水蒸气在风道中与风道外部的空气进行热交换；热交换后的水蒸气在风道中冷凝，通过排水装置排出冷凝水，剩余气体重新返回阴极入口循环利用。本发明为风冷燃料电池在高空领域应用提供了一种新思路，为其在高空领域使用提供可能性。在高空领域使用提供可能性。在高空领域使用提供可能性。
技术研发人员：王绍成 齐济 朱文若 胡朝阳 王晓月 徐凯 安灿灿
受保护的技术使用者：北京航天动力研究所
技术研发日：2022.08.29
技术公布日：2022/11/29