三分鐘看懂燃料電池 ——水熱管理系統(tǒng)

燃料電池的水熱管理指通過(guò)控制流經(jīng)電堆的冷卻液流量進(jìn)行燃料電池電堆的溫度控制。本質(zhì)上來(lái)講，燃料電池的水管理和熱管理是密不可分的， 因?yàn)殡姸褍?nèi)的水含量也與電堆溫度有關(guān)，溫度會(huì)改變飽和水蒸氣壓力，進(jìn)而影響電堆內(nèi)水蒸氣的含量，所以通過(guò)熱管理系統(tǒng)可以同時(shí)影響系統(tǒng)內(nèi)的水平衡與熱平衡。

一個(gè)典型的燃料電池冷卻液循環(huán)回路主要包含:①水泵、②節(jié)溫器、③去離子器、④中冷器、⑤水暖PTC、⑥散熱器及和⑦冷卻管路。

水管理的核心任務(wù)是使膜電極（MEA）中具有合理的水含量，以保證氫離子能夠良好的在膜中傳導(dǎo)。如果質(zhì)子膜內(nèi)的水含量較少，便會(huì)導(dǎo)致質(zhì)子傳導(dǎo)受阻，造成歐姆極化過(guò)電位增大，極易引發(fā)膜干涸現(xiàn)象；但是電堆內(nèi)的水又不能過(guò)多，否則又容易造成陰極淹沒(méi)，導(dǎo)致反應(yīng)氣的傳輸受阻，增加了電堆的活化極化過(guò)電位與濃差極化過(guò)電位。

熱管理的核心任務(wù)是將燃料電池的工作溫度控制在安全合理的范圍。如果工作溫度過(guò)低，電堆的活化極化損失會(huì)增強(qiáng)，導(dǎo)致電堆的性能變差；如果工作溫度過(guò)高，又容易導(dǎo)致膜水干，使歐姆極化損失加大，導(dǎo)致電堆性能下降。

水泵相當(dāng)于燃料電池水熱管理的“心臟”，它通過(guò)控制管路中冷卻液的流速進(jìn)而控制散熱強(qiáng)度。為了保證電堆產(chǎn)生的熱量能夠快速有效的散發(fā)出去，水泵需要具備大流量、高揚(yáng)程、絕緣以及EMC（電磁兼容）表現(xiàn)好的特點(diǎn)。

去離子器應(yīng)用在燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)中，主要用于去除冷卻液中的導(dǎo)電離子。在燃料電池運(yùn)行中，雙極板上會(huì)產(chǎn)生高電壓，但同時(shí)要求此高電壓不會(huì)通過(guò)雙極板中間的冷卻液傳遞到整個(gè)冷卻循環(huán)流道，因此要求冷卻液不能夠?qū)щ姟?/p>

去離子器的活性物質(zhì)是樹(shù)脂，存放在避免高溫，暴曬的普通環(huán)境下。樹(shù)脂的有效期很長(zhǎng)，通常都在三到五年甚至以上。

PTC發(fā)熱體又叫PTC加熱器，采用PTC陶瓷發(fā)熱元件與鋁管組成。該類(lèi)型PTC發(fā)熱體有熱阻小、換熱效率高的優(yōu)點(diǎn)，是一種自動(dòng)恒溫、省電的電加熱器。