一种用于燃料电池的冷却循环工艺制造技术

本发明专利技术公开一种用于燃料电池的冷却循环工艺，属于燃料电池工程设计技术领域。本发明专利技术用于燃料电池的冷却循环工艺，使用包括并联设置的第一循环回路和第二循环回路，所述第一循环回路上设置有热源液体冷却装置；所述第二循环回路上设置有换热装置。本发明专利技术的用于燃料电池的冷却循环工艺有利于将燃料电池的热能回收利用，能量转化效率高。

A cooling cycle process for a fuel cell

The invention discloses a cooling cycle process for a fuel cell, belonging to the technical field of fuel cell engineering design. The invention is used for cooling the fuel cell technology, including the use of parallel set the first loop and second loop, the first loop is provided with a heat source liquid cooling device; the second loop is provided with a heat exchange device. The cooling cycle process used for the fuel cell of the invention is favorable for the recovery and utilization of the heat energy of the fuel cell, and the energy conversion efficiency is high.

【技术实现步骤摘要】
一种用于燃料电池的冷却循环工艺
本专利技术属于燃料电池工程设计
，具体涉及一种用于燃料电池的冷却循环工艺。
技术介绍
随着工业社会的进一步发展，环境问题日益突出，环境友好的氢储能技术得到了越来越多的关注。氢储能技术包括氢气的制取、存储、输送及使用，其产业链最关键一环—燃料电池技术，而燃料电池技术在全世界科学技术人员的攻关下，已经进入产业化的初期。传统的燃料电池模块仅包括燃料电池电堆、冷却介质传输单元、氢气传输单元、空气传输单元、燃料电池电能控制单元，不具有电堆热能回收单元，不利于将燃料电池的热能回收利用，能量转化效率较低。本领域技术人员一直致力于寻求一种具有电堆热能回收单元从而可将燃料电池的热能回收利用进而提高能量转化效率的工艺。为此，中国专利文献CN101587962A公开了质子交换膜燃料电池冷却系统，该系统包括传感机构、控制模块、执行机构和冷却机构，其中传感机构的输出端与控制模块的输入端相连接以传输传感信号，控制模块的输出端执行机构的输入端相连接，执行机构的输出端与冷却机构的输入端相连接，冷却机构的输出端与传感机构的输入端相连接。该系统通过温度传感器的设置能够将冷却液入口端和出口端的温度数值实时输送至控制模块，控制模块根据实时数据判断选择冷却路线，并通过执行机构控制三通阀的开启方向，从而在一定程度上实现了对温度一级误差波动的控制，该系统通过对温度误差波动的控制部分实现了对燃料电池能量转化效率的提高，但其仅从燃料电池温度控制角度分析而不能根据燃料电池的出口冷却液的温度分级选择冷却循环回路进行能量回收，能量转化效率还不甚理想。
技术实现思路
为此，本专利技术针对现有技术的燃料电池模块不能根据燃料电池的出口冷却液的温度分级选择冷却循环回路能量转化效率还不甚理想的技术缺陷，从而提供一种用于燃料电池的冷却循环工艺。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种用于燃料电池的冷却循环工艺，使用包括并联设置的第一循环回路和第二循环回路，所述第一循环回路上设置有热源液体冷却装置；所述第二循环回路上设置有换热装置。按如下步骤进行:(1)使燃料电池出口的热源液体经第二循环泵通入所述冷却循环回路；(2)使所述冷却循环回路输出的热源液体流经第二储液箱，并进一步的流入燃料电池。所述第二循环回路上还设置有散热装置。还包括，(1)设置第一温度阈值M1，(2)当流出燃料电池的冷却液温度小于M1时，所述冷却液经第一循环回路返回所述燃料电池；(3)当流出燃料电池的冷却液温度大于M1时，所述冷却液经第二循环回路返回所述燃料电池。还设置有第二温度阈值M2，其中M1小于M2；当流出燃料电池的冷却液温度在M1和M2之间时，所述冷却液经所述换热装置冷却处理后返回燃料电池；当流出燃料电池的冷却液温度大于M2时，所述冷却液经所述换热装置和所述散热装置冷却处理后返回燃料电池。还包括回路选择装置，用于控制流出所述燃料电池的冷却液进入第一循环回路或第二循环回路。所述第二循环回路上还设有用于接收所述换热装置热量的第一储液箱。所述换热装置与所述第一储液箱之间设有第一循环泵。所述换热装置为板式换热器，所述换热器内设有热源液体通道，所述热源液体通道的外围布置有冷却循环液通道，以使冷却循环液通过第一循环泵流入所述第一热储液箱。还包括与燃料电池相连的第二储液箱；所述第一循环回路和所述第二循环回路在第二储液箱的入口处汇合；所述回路选择装置通过第二循环泵与燃料电池相连。所述回路选择装置为节温器，所述散热装置为散热器。所述燃料电池热源液体出口处，所述第一储液箱内以及燃料电池热源液体入口处，分别对应设有第一温度传感器，第二温度传感器，第三温度传感器，所述第一温度传感器内设有温度检测装置和信号传输装置用于检测出口温度并传输给第二循环泵、节温器、换热器和散热器。所述燃料电池选自质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池或高温固体氧化物燃料电池。本专利技术中的燃料电池包括但不限于质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池或高温固体氧化物燃料电池的一种或多种的组合。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：1、本专利技术提供的用于燃料电池的冷却循环工艺采用包括第一循环回路和第二循环回路，所述第一循环回路具有热源液体冷却装置用以冷却较低温度的热源液体，所述第二循环回路具有换热装置用以冷却稍高温度的热源液体。2、本专利技术提供的用于燃料电池的冷却循环工艺中的所述第二循环回路还设有用于接收换热装置导出热量的第一储液箱。该冷却循环回路工艺可以将燃料电池内输出的热源中的热转换出去以达到再次利用的目的，能量转化效率高。3、本专利技术提供的用于燃料电池的冷却循环工艺中所述的第一循环回路设有热源液体净化处理装置可冷却处理燃料电池的热源液体出口温度T1低于M1时的冷却循环液，或是少量的冷却循环液，可实现燃料电池的快速启动，并且工作中，热源液体循环一段时间后会有杂质，所述热源液体冷却装置可净化杂质并冷却热源液体，当热源液体为水时这个装置即为去离子柱。4、本专利技术提供的用于燃料电池的冷却循环工艺中所述的第二循环回路可冷却处理燃料电池的热源液体出口温度T1高于M1而同时低于M2时的冷却循环液，或是大量的冷却循环液。将燃料电池产生的热进行利用。5、本专利技术提供的用于燃料电池的冷却循环工艺中所述的换热装置为板式换热器，所述换热器内设有热源通道，所述热源通道的外围布置有冷却循环液通道，冷却循环液通过第一循环泵流入所述第二热冷却液箱。用于将热源通道内的热的液体降温并将热量带入第一储液箱。6、本专利技术提供的用于燃料电池的冷却循环工艺中所述的第二循环回路所设的散热装置与换热装置共同起作用，可冷却处理燃料电池的热源液体出口温度T1高于M2时的热源液体，或是大量的热源液体。能够保证燃料电池工作温度下热能的最大利用。7、本专利技术提供的用于燃料电池的冷却循环工艺中所述的第二循环回路中所述换热装置与所述第二热冷却液箱之间设有第一循环泵，用于快速的冷却循环液泵入第一储液箱中。8、本专利技术提供的用于燃料电池的冷却循环工艺在所述温度传感器T1内设有温度检测装置和信号传输装置用于检测出口温度并传输给第二循环泵、节温器、换热器和散热器，从而实现对系统的冷却循环的控制。9、本专利技术提供的用于燃料电池的冷却循环工艺通过设置热源液体冷却装置在不影响温度控制的情况下提高热源液体的纯度，延长燃料电池寿命。10、本专利技术提供的冷却循环工艺可保证燃料电池的稳定运行基础上，使得燃料电池的寿命从5000h提高到10000h～20000h。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术冷却循环回路系统图；附图标记如下：1-节温器，2-热源液体净化处理装置，3-换热器，4-第一储液箱，5-散热器，6-第一循环泵，7-第二储液箱，8-第二循环泵，9-燃料电池，10-第一温度传感器，11-第二温度传感器，12-第三温度传感器。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行说明。提供下述实施例是为了更好地进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃料电池的冷却循环工艺，其特征在于，使用包括并联设置的第一循环回路和第二循环回路，所述第一循环回路上设置有热源液体冷却装置；所述第二循环回路上设置有换热装置。

【技术特征摘要】
2016.07.18 CN 2016105654345;2016.07.18 CN 201610561.一种用于燃料电池的冷却循环工艺，其特征在于，使用包括并联设置的第一循环回路和第二循环回路，所述第一循环回路上设置有热源液体冷却装置；所述第二循环回路上设置有换热装置。2.根据权利要求1所述的冷却循环工艺，其特征在于，按如下步骤进行:(1)使燃料电池出口的热源液体经第二循环泵通入所述冷却循环回路；(2)使所述冷却循环回路输出的热源液体流经第二储液箱，并进一步的流入燃料电池。3.根据权利要求2所述的冷却循环工艺，其特征在于，所述第二循环回路上还设置有散热装置。4.根据权利要3所述的冷却循环工艺，其特征在于，还包括，(1)设置第一温度阈值M1，(2)当流出燃料电池的冷却液温度小于M1时，所述冷却液经第一循环回路返回所述燃料电池；(3)当流出燃料电池的冷却液温度大于M1时，所述冷却液经第二循环回路返回所述燃料电池。5.根据权利要求4所述的燃料电池进行对冷却的方法，其特征在于，还设置有第二温度阈值M2，其中M1小于M2；当流出燃料电池的冷却液温度在M1和M2之间时，所述冷却液经所述换热装置冷却处理后返回燃料电池；当流出燃料电池的冷却液温度大于M2时，所述冷却液经所述换热...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛萌，刘锋，肖宇，赵鹏程，杜兆龙，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11