Σύστημα θερμικής διαχείρισης κυψελών καυσίμου υδρογόνου

 Το σύστημα θερμικής διαχείρισης της κυψέλης καυσίμου υδρογόνου είναι η απόρριψη της θερμότητας που παράγεται από την αντίδραση του αντιδραστήρα από το σύστημα για να διατηρείται ο αντιδραστήρας σε λειτουργία στην καταλληλότερη θερμοκρασία. Ένας τυπικός κύκλος συστήματος θερμικής διαχείρισης κυψελών καυσίμου υδρογόνου περιλαμβάνει κυρίως: (1) αντλία νερού, (2) θερμοστάτη, (3) απιονιστή, (4) intercooler, (5) PTC θέρμανσης νερού, (6) μονάδα ψύξης και (7) αγωγό ψύξης.

Αντλία:

     Η αντλία νερού είναι η «καρδιά» του συστήματος θερμικής διαχείρισης κυψελών καυσίμου υδρογόνου. Λειτουργεί για το ψυκτικό σύστημα για να κυκλοφορήσει το ψυκτικό μέσο. Μόλις η στοίβα είναι πολύ ζεστή για να απελευθερωθεί, η αντλία νερού ψύξης θα αυξήσει το ρυθμό ροής του ψυκτικού μέσου για να δροσίσει τη στοίβα. Προκειμένου να διασφαλιστεί ότι η θερμότητα που παράγεται από τη στοίβα μπορεί να διαλυθεί γρήγορα και αποτελεσματικά, η ίδια η αντλία νερού θα πρέπει επίσης να έχει υψηλή "ποιότητα". Η μεγάλη ροή, το υψηλό κεφάλι, η μόνωση και η υψηλότερη ικανότητα EMC είναι απαραίτητες. Επιπλέον, η αντλία πρέπει επίσης να τροφοδοτήσει την τρέχουσα κατάσταση λειτουργίας ή την κατάσταση βλάβης σε πραγματικό χρόνο.

Ενθυλακωτής:

  Η λειτουργία του intercooler είναι να δροσίζει τον πεπιεσμένο αέρα από τον αεροσυμπιεστή. Μειώνει τη θερμοκρασία του πεπιεσμένου αέρα μέσω της ανταλλαγής θερμότητας μεταξύ ψυκτικού μέσου και αέρα, έτσι ώστε η θερμοκρασία του αέρα που εισέρχεται στον αντιδραστήρα να είναι εντός εύλογου εύρους. Η κύρια δομή αποτελείται από τον πυρήνα, τον κύριο πίνακα, το θάλαμο νερού και το θάλαμο αέρα. Το Intercooler χαρακτηρίζεται από μεγάλη χωρητικότητα ανταλλαγής θερμότητας, υψηλές απαιτήσεις καθαριότητας και χαμηλό ποσοστό απελευθέρωσης ιόντων.

Αποιονιστής:

Κατά τη λειτουργία της κυψέλης καυσίμου υδρογόνου, η περιεκτικότητα σε ιόντων ψυκτικού μέσου θα αυξηθεί, γεγονός που θα αυξήσει την αγωγιμότητα του και θα μειώσει τη μόνωση του συστήματος. Ο αποιονιστής χρησιμοποιείται για τη βελτίωση αυτού του φαινομένου. Ο απιονιστής μειώνει την αγωγιμότητα του ψυκτικού μέσου και διατηρεί το σύστημα σε υψηλό επίπεδο μόνωσης απορροφώντας τα θετικά και αρνητικά ιόντα που απελευθερώνονται από τα μέρη του συστήματος διαχείρισης θερμότητας.

Θετικός συντελεστής θερμοκρασίας:

Όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι χαμηλή, οι κυψέλες καυσίμου αντιμετωπίζουν την πρόκληση της χαμηλής θερμοκρασίας. Η θέρμανση νερού PTC χρησιμοποιείται για τη θέρμανση του ψυκτικού μέσου κατά τη διάρκεια ψυχρής έναρξης χαμηλού θερμοκρασίας του αντιδραστήρα, έτσι ώστε το ψυκτικό μέσο να φτάσει στην απαιτούμενη θερμοκρασία το συντομότερο δυνατό και να μειωθεί ο κρύος χρόνος εκκίνησης του συστήματος κυψελών καυσίμου.

Θερμοστάτης:

Ο θερμοστάτης χρησιμοποιείται για τον έλεγχο του κύκλου μεγέθους του συστήματος ψύξης. Όταν η θερμοκρασία του ψυκτικού μέσου είναι χαμηλή, προκειμένου να επιτευχθεί η απαιτούμενη θερμοκρασία του συστήματος το συντομότερο δυνατόν, ο θερμοστάτης ελέγχει την κατεύθυνση ροής του ψυκτικού μέσου έτσι ώστε το ψυκτικό μέσο να μην διέρχεται από το εξωτερικό θερμαντικό σώμα και τον ανεμιστήρα για να σχηματίσει μια μικρή κατεύθυνση ροής του ψυκτικού μέσου. Όταν η θερμοκρασία του ψυκτικού μέσου αυξάνεται συνεχώς και υπερβαίνει την κατάλληλη θερμοκρασία που απαιτείται από το σύστημα, ο θερμοστάτης θα ανοίξει αργά για να κάνει μέρος του ψυκτικού μέσου να ρέει μέσω του εξωτερικού θερμαντήρα για διασκεδασμό θερμότητας, έτσι ώστε να μειωθεί η θερμοκρασία του ψυκτικού μέσου.

Θερμικές θερμάστρες:

Το heatsink χρησιμοποιείται για να διαχέει τη θερμότητα. Μεταφέρει τη θερμότητα του ψυκτικού μέσου στο περιβάλλον και μειώνει τη θερμοκρασία του ψυκτικού μέσου. Το σώμα του καλοριφέρ απαιτεί μεγάλο διασκεδασμό θερμότητας, υψηλή καθαριότητα και χαμηλό ρυθμό απελευθέρωσης ιόντων. Ο ανεμιστήρας του καλοριφέρ απαιτεί μεγάλο όγκο αέρα, χαμηλό θόρυβο και ρύθμιση ταχύτητας χωρίς βήμα και πρέπει να τροφοδοτήσει την αντίστοιχη κατάσταση λειτουργίας.

Αγωγός ψύξης:

Ως «αιμοφόρων αγγείο» κυψελών καυσίμου υδρογόνου, ο αγωγός ψύξης συνδέει διάφορα μέρη για να σχηματίσει πλήρη κυκλοφορία ψυκτικού μέσου. Όπως όλα τα μέρη, ο αγωγός ψύξης απαιτεί μόνωση και υψηλή καθαριότητα.

Ένα καλύτερο σύστημα θερμικής διαχείρισης συμβάλλει στη βελτίωση της διάρκειας ζωής του συστήματος κυψελών καυσίμου υδρογόνου και μια πιο λογική ολοκληρωμένη χρήση της θερμότητας συμβάλλει στη διατήρηση της ενέργειας και στη μείωση των εκπομπών του συστήματος. Πιστεύεται ότι με την ανάπτυξη της βιομηχανίας κυψελών καυσίμου υδρογόνου, η αντίστοιχη τεχνολογία θερμικής διαχείρισης θα αντιμετωπίσει περισσότερες ευκαιρίες και προκλήσεις και θα εισέλθει σε ένα νέο στάδιο ανάπτυξης.