根据散热介质的不同，燃料电池热管理系统主要分为风冷系统和水冷系统两大类。风冷系统主要依靠空气对流散热，结构相对简单；水冷系统则采用液体冷却液进行强制循环散热，控温能力更为精确高效。系统的选择主要取决于电堆的功率密度、应用场景以及对系统复杂度、成本和重量的综合考量。电堆是燃料电池系统的“心脏”，氢气供应系统负责安全、精确地向电堆阳极供应燃料。在高压储氢瓶之后，通过减压阀、稳压装置和喷射器或比例阀控制氢气的压力与流量。通信基站的备用燃料电池系统，风冷系统耗电量低，待机时更节能。山西科教示范燃料电池系统系统集成
西南某山地露营地部署 100kW 分布式燃料电池系统，采用轻量化风冷设计，适配户外复杂地形与灵活供电需求。露营地需为游客住宿区照明、淋浴热水设备及公共娱乐设施供电，风冷系统体积较传统设计缩小 30%，重量控制在 800kg，可通过小型货车快速部署，安装 需 2 小时。针对户外多雨、多尘环境，风冷模块采用 IP67 防水防尘外壳，进气口配备可拆卸式防尘滤网，方便运维人员清洁。系统采用罐装氢气供能，单次加氢可支持露营地连续供电 48 小时，低负荷运行时风扇自动降速节能，运行噪音控制在 45 分贝以下，不破坏露营地自然静谧环境。投运后，露营地实现清洁能源全覆盖，年减排二氧化碳 300 吨，风冷系统年运维成本约 6000 元，较柴油发电机降低 55%，成为户外文旅场景绿色供电的示范案例。宁夏分布式燃料电池系统供应商长三角地区的分布式燃料电池系统，水冷系统与区域供冷管网结合，综合效益高。
华东某纺织工业园区建设 1.2MW 燃料电池系统，采用水冷散热并回收余热用于园区供热。系统为园区纺织车间提供电力，水冷系统回收的余热经锅炉加热后，产生 90℃的热水，为车间供暖与生产用水预热，综合能源利用效率达 88%。水冷系统采用多段式散热设计，根据园区用电与供热需求动态调整散热功率，在冬季供热高峰时提升余热回收量，夏季则降低。该系统投运后，园区年外购电成本减少 800 万元，燃煤供热能耗降低 60%，目前已成为当地 “零碳园区” 建设的关键项目，带动周边企业引入清洁能源。
鉴于其功率和散热能力的限制，风冷燃料电池系统目前主要应用于低功率、间歇运行或对重量成本极其敏感的领域。常见的应用包括：小型备用电源系统（如通信基站备用电源）、无人驾驶飞行器（UAV）动力系统、便携式发电设备、某些轻型电动辅助动力单元（APU）以及教学演示装置等。水冷燃料电池系统采用液体冷却液（通常是去离子水与乙二醇的混合液）作为散热介质。冷却液在泵的驱动下循环流经电堆内部的精密冷却流道，高效吸收热量后，被输送至车头或机舱的散热器，通过风扇强制对流将热量散发到大气中。这是目前中大功率燃料电池系统的主流冷却方案。大型氢能充电站配套的燃料电池系统，水冷系统支持多台充电桩同时供电，负荷稳定。
西北某煤矿生活营地部署 200kW 离网燃料电池系统，采用风冷散热并回收余热用于供暖。营地位于偏远山区，冬季寒冷，系统运行时，风冷模块回收的电池堆余热经换热器转化为热水，为宿舍供暖，替代传统燃煤锅炉，年减排二氧化碳 600 吨。针对西北沙尘天气，风冷系统进气口加装防尘滤网，每周清洁一次即可保障散热效率；同时，系统配备储氢罐，单次储氢可支持营地连续供电 72 小时。该系统投运后，营地生活用电与供暖全部实现清洁能源供应，职工居住舒适度明显提升，目前已在陕西、内蒙古等矿区生活营地推广。通信基站的小型燃料电池系统，用风冷系统减少空间占用，适配户外安装环境。四川船舶动力燃料电池系统性能测试报告
西南地区高海拔的燃料电池系统，风冷系统优化空气流通，适应低气压环境。山西科教示范燃料电池系统系统集成
评价系统效率时，必须考虑寄生功率。热管理系统中的水泵、风扇，以及空气供应系统的压缩机，都需要消耗电堆自身产出的一部分电能，这部分称为寄生功率。优化设计的目标是在满足散热和反应气体需求的前提下，尽可能降低这些辅助部件的能耗，从而提高系统的净输出功率和整体效率。燃料电池系统内的“水”与“热”管理紧密耦合、相互影响。燃料电池系统设计包含多重安全措施。氢气系统需具备过压保护、低压报警、泄漏监测与快速切断功能。电气系统需考虑高电压绝缘、短路保护及电磁兼容。热管理系统需防止过热和冷却液沸腾。控制软件内置多种故障诊断与容错处理策略。系统通常通过国际国内相关安全标准认证，如ISO 26262功能安全标准等。反应生成的水影响膜的湿度与气体扩散；热量影响水的相变（液态/气态）和传输。杰出的热管理系统需与水管理策略协同设计，山西科教示范燃料电池系统系统集成
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