燃料电池系统及氢动力车辆技术方案

本申请公开了一种燃料电池系统及氢动力车辆，包括储氢装置、燃料电池模组、供氢管路及冷却液循环管路，所述燃料电池模组具有氢气入口、冷却液入口以及冷却液出口，所述冷却液循环管路连接所述冷却液入口和冷却液出口，所述储氢装置包括储氢容器、水箱、气体通路及液体通路，所述储氢容器有多个并间隔设于所述水箱内部，所述气体通路设于所述水箱外部，所述气体通路连接各所述储氢容器，所述气体通路具有氢气接口，所述液体通路包括导热液入口及导热液出口；所述供氢管路连接所述充氢接口和所述氢气入口。该装置将储氢容器整体置于水箱的内部，能够实现对储氢容器的热管理，也能够将两者整体结合一体，便于生产制造。

Fuel cell systems and hydrogen-powered vehicles

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统及氢动力车辆
本专利技术涉及储氢
，尤其是关于一种应用在氢动力车辆上的车载燃料电池系统。
技术介绍
氢能具有洁净、效率高、可再生等诸多优点，是受到全世界普遍关注的一种新型能源。氢燃料电池作为氢能应用的典型代表，具有备电时间长、高效、环保、体积小、重量轻等诸多优点，在交通运输等领域展现出良好的应用前景。氢燃料电池发电需要大量的氢气燃料，目前，实用的氢气储存与输送的方法主要有三种，即高压容器(主要为钢瓶)、液氢储罐(低温杜瓦瓶)及储氢合金罐。储氢合金罐是利用氢气与合金的化学反应来储存氢气，是一种固态储氢技术，与其它方式相比，具有储氢压力低、密度高、供氢纯度高等特点，特别适于作为氢燃料电池的氢源。众所周知，某些金属和合金允许可逆储存和释放氢。储氢合金吸放氢是化学反应过程，伴随有巨大的热效应，其吸氢时放热，放氢时吸热。公开号为CN102242861A、名称为“一种大直径储氢合金罐及其制作方法”的中国专利技术专利申请公开了一种储氢合金罐，其包括钢制瓶体，瓶体内设有管状的热交换器和能够在瓶体内填充装填储氢合金粉的环形多孔传质模块。公开号为CN1688857A、名称为“在氢动力车辆中使用的具有热传递系统的车载储氢单元”公开了一种储氢单元，包括储氢容器、能够传递热量的第一回路及能够在车辆运行中将热量提供给第一回路的第二回路。为了更好的利用氢能源，有必要提供一种新的能够应用在氢动力车辆上的车载燃料电池系统。
技术实现思路
本专利技术提供一种新的燃料电池系统及氢动力车辆。本专利技术提供一种燃料电池系统，包括储氢装置、燃料电池模组、供氢管路及冷却液循环管路，所述燃料电池模组具有氢气入口、冷却液入口以及能够排出携带有废热的冷却液的冷却液出口，所述冷却液循环管路连接所述冷却液入口和冷却液出口，所述储氢装置包括能够充填储氢合金的储氢容器、能够充填导热液的水箱、气体通路及液体通路，所述储氢容器有多个并间隔设于所述水箱内部，所述气体通路设于所述水箱外部，所述气体通路连接各所述储氢容器，所述气体通路具有氢气接口，所述液体通路包括能够将所述导热液导入所述水箱内部的导热液入口及能够将所述水箱内部的导热液导出的导热液出口，所述导热液入口和导热液出口设于所述水箱外部；所述供氢管路连接所述充氢接口和所述氢气入口。进一步的，所述的燃料电池系统，还包括热交换器及能够供导热液流动的导热液循环管路，所述热交换器具有相互隔离的热端和冷端，所述热端与所述冷却液循环管路串联，所述冷端与所述导热液循环管路串联，所述导热液循环管路连接所述导热液入口和导热液出口，使流经热端的冷却液所携带的废热能够加热流经冷端的导热液。进一步的，所述水箱的内部固定有多个第一隔板和第二隔板，在所述水箱的前后方向上，所述第一隔板和第二隔板相间分布，所述第一隔板和第二隔板将所述水箱内部分隔成多个密闭的供导热液流动的热交换空间，被所述第一隔板分隔开的两个所述热交换空间的底部连通，被所述第二隔板分隔开的两个所述热交换空间的顶部连通。进一步的，所述水箱具有相对的前端板和后端板、相对的上盖板和下底板及左右侧板，所述上盖板具有上下贯穿的多个上插孔，所述下底板具有上下贯穿的多个下插孔，所述第一隔板、第二隔板均具有相对的上边缘和下边缘，所述上边缘具有间隔分布的多个上凸起，所述下边缘具有多个下凸起及多个凹槽，所述下凸起与所述凹槽相间分布，所述第一隔板的上凸起与所述上盖板的上插孔插接配合并密封，所述第一隔板的下凸起与所述下底板的下插孔插接配合并密封，被所述第一隔板分隔开的两个所述热交换空间通过所述凹槽连通；所述第二隔板的下凸起与所述上盖板的上插孔插接配合并密封，所述第二隔板的上凸起与所述下底板的下插孔插接配合并密封，被所述第二隔板分隔开的两个所述热交换空间通过所述凹槽连通。由于第一隔板上的凹槽和第二隔板上的凹槽是上下交替放置的，就使得导热液在水箱内部迂回流动，增加了热交换的效果。第一隔板和第二隔板不仅能够将水箱的内部分隔出多个热交换空间，而且能够起到支撑、定位储氢容器和回流管的作用。前端板位于后端板的前方，上盖板可以位于下底板的上方。前端板和后端板可以确定前后方向。上盖板和下底板可以确定上下方向。进一步的，所述第一、第二隔板均具有前后贯穿的多个第一支撑孔，各所述储氢容器平行，各所述储氢容器支撑于与其对应的各所述第一支撑孔。第一支撑孔的孔径和储氢容器的外径匹配。进一步的，所述液体通路包括回流管，所述第一、第二隔板均具有前后贯穿的第二支撑孔，各所述第二支撑孔支撑所述回流管，所述回流管与各所述储氢容器平行，所述回流管与所述导热液出口连接。进一步的，所述导热液入口和导热液出口均设于所述前端板。导热液入口可以设于所述前端板的上部。导热液出口可以设于前端板的中部或下部。回流管可以位于水箱的中部或下部。当然，导热液入口和导热液出口也可以设于所述后端板，即与气体通路一起布置在后端板；或者，导热液入口和导热液出口可以设置在不同的端板。导热液入口和导热液出口的位置取决于应用项目的设计要求。进一步的，所述气体通路包括汇流管、分气管、第一进出气管及第二进出气管，所述分气管与所述储氢容器一一对应连接，各所述分气管均与所述汇流管连接，所述汇流管设于所述后端板，所述第一进出气管和第二进出气管分别设于所述汇流管的两端，所述氢气接口设于所述第一进出气管和/或第二进出气管。进一步的，所述储氢容器的氢出入接口设有固定储氢容器用外螺纹和用于安装密封圈的环槽以及用于连接分气管接头的内螺纹，所述后端板设有通孔，所述氢出入接口穿过所述通孔后与螺纹紧固件连接而使所述储氢容器与所述后端板固定，安装在环槽内的密封圏保证连接处不泄漏。进一步的，所述上盖板、下底板、左右侧板及前端板焊接一体而形成焊接体，所述后端板可拆卸安装在所述焊接体的后端，且所述后端板和所述后端之间设有能够防止导热液泄漏的密封垫。后端板可以通过螺纹紧固件与焊接体后端可拆卸连接。进一步的，所述导热液循环管路设有水泵及设有能够防止在充氢工况下外部冷却设备所泵入的导热液流入所述导热液循环管路的单向阀。进一步的，所述燃料电池系统，还包括膨胀水箱，所述膨胀水箱与所述导热液循环管路连通，在竖直方向上，所述膨胀水箱高于所述水泵和所述导热液循环管路。进一步的，所述供氢管路设有第一电磁阀、第二电磁阀及减压阀，所述第二电磁阀和减压阀并联后与所述第一电磁阀串联，所述供氢管路还设有压力传感器。进一步的，所述充氢接口通过手动泄放管路连接手动泄放口，所述充氢接口通过安全泄放管路连接安全泄放口。进一步的，所述冷却液循环管路设有散热器。进一步的，所述的车载燃料电池系统，还包括缓冲氢瓶，所述缓冲氢瓶与所述储氢装置并联后与所述供氢管路连接。一种氢动力车辆，包括述的储氢装置。本专利技术的有益效果是：1)将储氢容器整体置于水箱的内部，能够实现对储氢容器的热管理，也能够将两者整体结合一体，便于生产制造。2)通过在燃料电池模组冷却液循环管路中插入热交换器，使燃料电池模组流出的带有废热的冷却液通过热交换器加热导热液，从而将燃料电池模组工作中产生的原本通过外部散热器排放掉的废热加以部分回收利用，能够降低燃料电池模组的散热负担。附图说明图1及图2分别是本实施方式储氢装置的两个不同视角的立体图；图3是本实施方式储氢装置的主视图；图4是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池系统，包括储氢装置、燃料电池模组、供氢管路及冷却液循环管路，所述燃料电池模组具有氢气入口、冷却液入口以及能够排出携带有废热的冷却液的冷却液出口，所述冷却液循环管路连接所述冷却液入口和冷却液出口，其特征在于，所述储氢装置包括能够充填储氢合金的储氢容器、能够充填导热液的水箱、气体通路及液体通路，所述储氢容器有多个并间隔设于所述水箱内部，所述气体通路设于所述水箱外部，所述气体通路连接各所述储氢容器，所述气体通路具有氢气接口，所述液体通路包括能够将所述导热液导入所述水箱内部的导热液入口及能够将所述水箱内部的导热液导出的导热液出口，所述导热液入口和导热液出口设于所述水箱外部；所述供氢管路连接所述充氢接口和所述氢气入口。

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统，包括储氢装置、燃料电池模组、供氢管路及冷却液循环管路，所述燃料电池模组具有氢气入口、冷却液入口以及能够排出携带有废热的冷却液的冷却液出口，所述冷却液循环管路连接所述冷却液入口和冷却液出口，其特征在于，所述储氢装置包括能够充填储氢合金的储氢容器、能够充填导热液的水箱、气体通路及液体通路，所述储氢容器有多个并间隔设于所述水箱内部，所述气体通路设于所述水箱外部，所述气体通路连接各所述储氢容器，所述气体通路具有氢气接口，所述液体通路包括能够将所述导热液导入所述水箱内部的导热液入口及能够将所述水箱内部的导热液导出的导热液出口，所述导热液入口和导热液出口设于所述水箱外部；所述供氢管路连接所述充氢接口和所述氢气入口。2.如权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，还包括热交换器及能够供导热液流动的导热液循环管路，所述热交换器具有相互隔离的热端和冷端，所述热端与所述冷却液循环管路串联，所述冷端与所述导热液循环管路串联，所述导热液循环管路连接所述导热液入口和导热液出口，使流经热端的冷却液所携带的废热能够加热流经冷端的导热液。3.如权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，所述导热液循环管路设有水泵及设有能够防止在充氢工况下外部冷却设备所泵入的导热液流入所述导热液循环管路的单向阀。4.如权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，还包括膨胀水箱，所述膨胀水箱与所述导热液循环管路连通，在竖直方向上，所述膨胀水箱高于所述导热液循环管路。5.如权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，所述供氢管路设有第一电磁阀、第二电磁阀及减压阀，所述第二电磁阀和减压阀并联后与所述第一电磁阀串联，所述供氢管路还设有压力传感器。6.如权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述水箱的内部固定有多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘超炜，刘洋成，
申请(专利权)人：深圳市新蔚莱科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44