具有换热系统的直接甲醇燃料电池的制作方法

：本技术涉及一种具有换热系统的直接甲醇燃料电池。

背景技术

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背景技术：

1、直接甲醇燃料电池是一种将甲醇中氢所具有的化学能转变为电能的发电装置，其应用范围极广，可以用于便携、长期无人值守、应急供电等方向，解决目前能源依赖石油、缺乏应急手段的难点。

2、直接甲醇燃料电池的反应方程式如下所示：

3、阳极反应方程式：

4、ch3oh+h2o→co2+6h++6e-

5、阴极反应方程式：

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7、总反应方程式：

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9、甲醇溶液在阳极反应损失一份水，而空气在阴极反应生成三份水蒸气。反应整体是生成水的，但是若水蒸气完全排出则会使得系统需要补充水，大幅提升系统燃料的重量。常规方案是通过风扇驱动环境中的空气与阴极排出的废气换热，将其中的一份水蒸气冷凝成水，在气液分离器中，将水补充到溶液。

10、现有的直接甲醇燃料电池冷凝换热是以风扇驱动环境空气与管道换热实现的，故该方案需要持续使用风扇，会大幅增加系统的寄生功率。此外，其对环境适应性不佳，在酷寒环境，由于原料气温度低温启动相当困难，管道可能出现结冰现象；而在酷暑环境下，换热量对风扇的功率和换热面积有较高的要求。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、本实用新型的目的是为了克服以上的不足，提供一种节约了寄生功率、提高了电池性能的具有换热系统的直接甲醇燃料电池。

2、本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：一种具有换热系统的直接甲醇燃料电池，包括燃料电池电堆系统和水热管理系统，燃料电池电堆系统和水热管理系统之间设有空气泵，燃料电池电堆系统包括多个电堆，水热管理系统包括换热器和气液分离器，燃料电池电堆系统与空气泵之间的管路上设有第一电磁阀，水热管理系统与空气泵之间的管路上设有第二电磁阀，每个电堆的进气管道上均设有第三电磁阀。

3、本实用新型的进一步改进在于：电池采用密封的保温外壳。

4、本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

5、1、减少对风扇的使用，节约了寄生功率。

6、2、提升了进气的温度，提高了电池的性能。

7、3、将系统与外界环境的换热合并到换热器部分，系统内气体通过自然对流与换热器外表面换热，将系统(包括但不限于泵、电路板等)产生的热量也带出系统。比起直接与环境换热，该方式提升了保温效果，同时延长了寿命(电子元件不会因为外部空气的腐蚀而损害)。

8、4、在冷启动时，换热器内部的热气先参与反应，之后才是外部的冷气，避免了冷启动时冷气直接进入所导致的膜电极损坏等情况。

技术特征：

1.一种具有换热系统的直接甲醇燃料电池，包括燃料电池电堆系统(1)和水热管理系统(2)，其特征在于：燃料电池电堆系统(1)和水热管理系统(2)之间设有空气泵(3)，燃料电池电堆系统(1)包括多个电堆(1-1)，水热管理系统(2)包括换热器(2-1)和气液分离器(2-2)，燃料电池电堆系统(1)与空气泵(3)之间的管路上设有第一电磁阀(4)，水热管理系统(2)与空气泵(3)之间的管路上设有第二电磁阀(5)，每个电堆(1-1)的进气管道上均设有第三电磁阀(6)。

2.根据权利要求1所述一种具有换热系统的直接甲醇燃料电池，其特征在于：所述电池采用密封的保温外壳。

技术总结
本技术涉及一种具有换热系统的直接甲醇燃料电池，包括燃料电池电堆系统和水热管理系统，燃料电池电堆系统和水热管理系统之间设有空气泵，燃料电池电堆系统包括多个电堆，水热管理系统包括换热器和气液分离器，燃料电池电堆系统与空气泵之间的管路上设有第一电磁阀，水热管理系统与空气泵之间的管路上设有第二电磁阀，每个电堆的进气管道上均设有第三电磁阀。将系统与外界环境的换热合并到换热器部分，系统内气体通过自然对流与换热器外表面换热，将系统产生的热量也带出系统。在冷启动时，避免了冷启动时冷气直接进入所导致的膜电极损坏等情况。本技术减少了对风扇的使用，节约了寄生功率，提升了进气的温度，提高了电池的性能。

技术研发人员：刘家和,翟凤霞
受保护的技术使用者：素水新材料（上海）有限公司
技术研发日：20230411
技术公布日：2024/1/14