燃料電池分為五個(gè)子系統——氫氣供應子系統、空氣供應子系統、水熱管理子系統、燃料電池電堆和控制子系統。今天我們著(zhù)重講一下水熱管理系統。

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， 因為電堆內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)而影響電堆內水蒸氣的含量，所以通過(guò)熱管理系統可以同時(shí)影響系統內的水平衡與熱平衡。

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。如果質(zhì)子膜內的水含量較少，便會(huì )導致質(zhì)子傳導受阻，造成歐姆極化過(guò)電位增大，極易引發(fā)膜干涸現象；但是電堆內的水又不能過(guò)多，否則又容易造成陰極淹沒(méi)，導致反應氣的傳輸受阻，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，導致電堆的性能變差；如果工作溫度過(guò)高，又容易導致膜水干，使歐姆極化損失加大，導致電堆性能下降。

水泵相當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、高揚程、絕緣以及EMC（電磁兼容）表現好的特點(diǎn)。

節溫器的作用是改變冷卻液的流通路徑，當電堆冷啟動(dòng)溫度低時(shí)控制冷卻液不流經(jīng)散熱器，確保電堆溫度迅速達到工作溫度（小循環(huán)），當電堆溫度過(guò)高時(shí)控制冷卻液流經(jīng)散熱器進(jìn)而達到散熱的作用（大循環(huán)）。燃料電池系統對節溫器的要求是響應速度快、內部泄漏量低。

去離子器應用在燃料電池發(fā)動(dòng)機的冷卻系統中，主要用于去除冷卻液中的導電離子。在燃料電池運行中，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導電。

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(cháng)，通常都在三到五年甚至以上。

中冷器的作用是冷卻來(lái)自空壓機的壓縮空氣，它通過(guò)冷卻液和空氣的熱交換來(lái)降低壓縮空氣溫度，使進(jìn)入電堆的空氣溫度在合理的范圍內，主要結構由芯體、主板、水室和氣室組成。中冷器的特點(diǎn)是熱交換量大，清潔度要求高及離子釋放率低。

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。

散熱器的作用是將冷卻液的熱量傳遞給環(huán)境，降低冷卻液的溫度。散熱器要求散熱量較大，清潔度要求高、離子釋放率低，散熱風(fēng)扇要求風(fēng)量大、噪音低、無(wú)級調速并需要反饋相應的運行狀態(tài)。