一种燃料电池水冷装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种燃料电池水冷装置，包括：热侧水泵、水‑水换热器、冷侧水泵、电动三通阀、热侧管路和冷侧管路；热侧水泵的输入端通过热侧管路与燃料电池冷却液输出端连接；热侧水泵的输出端与水‑水换热器的第一输入端连接；水‑水换热器的第一输出端与电控三通阀的第一输入端连接；水‑水换热器的第二输出端为冷侧介质出口；水‑水换热器的第二输入端与冷侧水泵的输出端连接；冷侧水泵的输入端为冷侧介质入口；电控三通阀的第二输入端与热侧水泵的输出端连接；电控三通阀的输出端与所述燃料电池冷却液输入端连接；热侧管路与电池反应堆内部冷却流道连通；冷侧管路与水‑水换热器的冷源接口连通。本发明专利技术实施例提供的燃料电池水冷装置，适用于大功率燃料电池在通风环境有限的条件下的冷却，换热效率高，能耗低、适用性强。

A water cooling device and system for fuel cell

The embodiment of the invention provides a fuel cell water-cooling device, which comprises a hot side water pump, a water \u2011 water heat exchanger, a cold side water pump, an electric three-way valve, a hot side pipeline and a cold side pipeline; the input end of the hot side water pump is connected with the output end of the fuel cell coolant through the hot side pipeline; the output end of the hot side water pump is connected with the first input end of the water \u2011 water heat exchanger; the first input end of the water \u2011 water heat exchanger An output end is connected with the first input end of the electric control three-way valve; the second output end of the water \u2011 water heat exchanger is the medium outlet at the cold side; the second input end of the water \u2011 water heat exchanger is connected with the output end of the water pump at the cold side; the input end of the water pump at the cold side is the medium inlet at the cold side; the second input end of the electric control three-way valve is connected with the output end of the water pump at the hot side; the output end of the electric control three-way valve is connected with the fuel The battery coolant input end is connected; the hot side pipeline is connected with the internal cooling channel of the battery reactor; the cold side pipeline is connected with the cold source interface of the water \u2011 water heat exchanger. The fuel cell water-cooling device provided by the embodiment of the invention is suitable for the cooling of high-power fuel cells under the condition of limited ventilation environment, with high heat exchange efficiency, low energy consumption and strong applicability.

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池水冷装置及系统
本实专利技术施例涉及电池冷却领域，尤其涉及一种燃料电池水冷装置及系统。
技术介绍
氢燃料电池属于质子交换膜燃料电池，作为新能源的重要组成部分，通过电化学反应将氢气和氧化剂中的化学能转换成了电能，转化高效且环保，取代了传统的燃烧发电形式。氢燃料电池工作温度会影响气体传输特性、反应膜含水量、催化层催化活性等，氢燃料电池的最佳工作温度一般为60-70℃，氢燃料电池在工作时会产生热量和水，通常情况下，产生的热量会通过冷却系统带走，保证氢燃料电池工作在合适的温度环境下。现有技术中，对于车用小功率的燃料电池，通常采用风冷换热器对冷却液进行冷却，冷却液经过风冷系统后，再流回燃料电池，达到对燃料电池的温度控制。现有技术方案主要应用场合是小功率燃料电池，在针对大功率的燃料电池时，由于风冷换热器效率相对较低，并且需要配备良好的通风环境，采用风冷换热器的方式满足不了其冷却要求。尤其是针对应用于船舶系统的燃料电池，燃料电池功率大，船舱内空间有限且不具备通风条件，传统风冷换热器冷却系统无法达到船舶系统中燃料电池的要求。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提出一种燃料电池的水冷装置，解决了大功率燃料电池在通风环境有限的条件下的冷却效率低，能耗大的问题。为达此目的，第一方面专利技术实施例提供了一种燃料电池的水冷装置，燃料电池水冷装置包括：热侧水泵、水-水换热器、冷侧水泵、电控三通阀、热侧管路和冷侧管路；所述热侧水泵的输入端通过所述热侧管路与燃料电池冷却液输出端连接；所述热侧水泵的输出端与所述水-水换热器的第一输入端连接；所述水-水换热器的第一输出端与所述电控三通阀的第一输入端连接；所述水-水换热器的第二输出端为冷侧介质出口；所述水-水换热器的第二输入端与所述冷侧水泵的输出端连接；所述冷侧水泵的输入端为冷侧介质入口；所述电控三通阀的第二输入端与所述热侧水泵的输出端连接；所述电控三通阀的输出端与所述燃料电池冷却液输入端连接；所述热侧管路与电池反应堆内部冷却流道连通。所述冷测管路与水-水换热器的冷源接口连通。可选地，所述水-水换热器包括多层薄膜式隔板。可选地，还包括水箱，所述水箱的输出端与所述热侧水泵输入端连接；所述水箱的输入端为冷却液补充口。可选地，还包括稳压罐，所述电控三通阀经过所述稳压罐与燃料电池冷却液输入端连接。可选地，还包括第一温度传感器和第二温度传感器；所述第一温度传感器安装在所述电控三通阀的输出端的管道上，用于监测进入所述电池反应堆的冷却液温度；所述第二温度传感器安装在所述燃料电池冷却液输出端的管道上，用于监测从所述电池反应堆抽出的冷却液温度。可选地，还包括处理单元，所述第一温度传感器、所述第二温度传感器和所述电控三通阀均与所述处理单元相连；当所述第一温度传感器监测到所述冷却液温度大于第一预设值时，所述处理单元调节所述电控三通阀的第一输入端的开口流量增大，第二输入端的开口流量减小；当所述第一温度传感器监测到所述冷却液温度小于第二预设值时，所述处理单元调节所述电控三通阀的第一输入端的开口流量减小，第二输入端的开口流量增大；当所述第二温度传感器监测到所述冷却液温度小于或等于第二预设值时，所述处理单元调节所述电控三通阀的第一输入端开口关闭，第二输入端的开口开度最大；所述第一预设值大于所述第二预设值。可选地，还包括处理单元，所述第一温度传感器、所述第二温度传感器和所述冷侧水泵均与所述处理单元相连；当所述第一温度传感器监测到所述冷却液温度大于第一预设值，所述处理单元增大所述冷侧水泵的频率；当所述第一温度传感器监测到所述冷却液温度小于第一预设值，所述处理单元减小所述冷侧水泵的频率。可选地，还包括压力传感器；所述压力传感器位于所述冷侧水泵的输出端的管道上，用于监测所述冷侧水泵出口压力；所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述冷侧水泵和所述压力传感器均与所述处理单元相连；当满足所述第一温度传感器监测到所述冷却液温度大于第一预设值、所述压力传感器监测到的所述冷侧水泵出口压力小于第三预设值中的至少一种时，所述处理单元增大所述冷侧水泵的频率；当满足所述第一温度传感器监测到所述冷却液温度小于第一预设值、所述第二温度传感器监测到所述冷却液温度小于或等于第二预设值，以及所述压力传感器监测到的所述冷侧水泵出口压力大于第四预设值中的至少一种时，所述处理单元减小所述冷侧水泵的频率；其中，所述第一预设值大于所述第二预设值；；所述第四预设值大于所述第三预设值。可选地，还包括第三温度传感器；所述第三温度传感器位于所述冷侧水泵的输入端的管道内，用于监测冷侧介质的温度。第二方面本专利技术实施例还提供了一种燃料电池水冷系统，该燃料电池水冷系统包括：燃料电池以及如上述第一方面中任意一项所述的燃料电池水冷装置。本专利技术实施例提供的燃料电池水冷装置，热侧管路布置在燃料电池的电池反应堆周围，管内通入冷却液，燃料电池的电池反应堆产生的热量由冷却液带出，冷却液经过热侧水泵流入水-水换热器中，冷侧介质通过冷侧水泵也流入水-水换热器中，与冷却液进行热量交换，热量交换后的冷侧介质由水-水换热器第二输出端排出，热量交换后的冷却液由水-水换热器第一输出端流向电控三通阀，最终流回燃料电池。通过冷却液将热量带出，并在水-水换热器中进行热量交换，解决了大功率燃料电池冷在通风环境有限的条件下的冷却问题，采用水冷冷却系统，换热率高，能够有效减少能耗。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种燃料电池水冷装置示意图。图2是本专利技术实施例提供的另一种燃料电池水冷装置示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部内容。图1是本专利技术实施例提供的一种燃料电池水冷装置示意图，如图1所示，燃料电池水冷装置包括：热侧水泵3、水-水换热器2、冷侧水泵6、电控三通阀4、热侧管路8、冷测管路9；热侧水泵3的输入端F51与所述燃料电池冷却液输出端F72连接；热侧水泵3的输出端F52与所述水-水换热器2的第一输入端F11连接；水-水换热器2的第一输出端F21与电控三通阀4的第一输入端F31连接；水-水换热器2的第二输出端F22为冷侧介质出口；水-水换热器2的第二输入端F12与冷侧水泵6的输出端F62连接；冷侧水泵6的输入端F61为冷侧介质入口；电控三通阀4的第二输入端F32与热侧水泵3的输出端F52连接；电控三通阀4的输出端F33与燃料电池冷却液输入端F71连接；热侧管路8与电池反应堆内部冷却流道连通。冷侧管路9与水-水换热器2的冷源接口连通。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池水冷装置，其特征在于，包括：/n热侧水泵、水-水换热器、冷侧水泵、电控三通阀、热侧管路和冷侧管路；/n所述热侧水泵的输入端通过所述热侧管路与所述燃料电池冷却液输出端连接；所述热侧水泵的输出端与所述水-水换热器的第一输入端连接；所述水-水换热器的第一输出端与所述电控三通阀的第一输入端连接；所述水-水换热器的第二输出端为冷侧介质出口；所述水-水换热器的第二输入端与所述冷侧水泵的输出端连接；所述冷侧水泵的输入端为冷侧介质入口；所述电控三通阀的第二输入端与所述热侧水泵的输出端连接；所述电控三通阀的输出端与所述燃料电池冷却液输入端连接；/n所述热侧管路与电池反应堆内部冷却流道连通。/n所述冷侧管路与水-水换热器的冷源接口连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池水冷装置，其特征在于，包括：
热侧水泵、水-水换热器、冷侧水泵、电控三通阀、热侧管路和冷侧管路；
所述热侧水泵的输入端通过所述热侧管路与所述燃料电池冷却液输出端连接；所述热侧水泵的输出端与所述水-水换热器的第一输入端连接；所述水-水换热器的第一输出端与所述电控三通阀的第一输入端连接；所述水-水换热器的第二输出端为冷侧介质出口；所述水-水换热器的第二输入端与所述冷侧水泵的输出端连接；所述冷侧水泵的输入端为冷侧介质入口；所述电控三通阀的第二输入端与所述热侧水泵的输出端连接；所述电控三通阀的输出端与所述燃料电池冷却液输入端连接；
所述热侧管路与电池反应堆内部冷却流道连通。
所述冷侧管路与水-水换热器的冷源接口连通。


2.根据权利要求1所述的燃料电池水冷装置，其特征在于，所述水-水换热器包括多层薄膜式隔板。


3.根据权利要求1所述的燃料电池水冷装置，其特征在于，还包括水箱，所述水箱的输出端与所述热侧水泵输入端连接；所述水箱的输入端为冷却液补充口。


4.根据权利要求1所述的燃料电池水冷装置，其特征在于，还包括稳压罐，所述电控三通阀经过所述稳压罐与燃料电池冷却液输入端连接。


5.根据权利要求1所述的燃料电池水冷装置，其特征在于，还包括第一温度传感器和第二温度传感器；
所述第一温度传感器安装在所述电控三通阀的输出端的管道上，用于监测进入所述电池反应堆的冷却液温度；
所述第二温度传感器安装在所述燃料电池冷却液输出端的管道上，用于监测从所述电池反应堆抽出的冷却液温度。


6.根据权利要求5所述的燃料电池水冷装置，其特征在于，还包括处理单元，所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、电控三通阀均与所述处理单元相连；
当所述第一温度传感器监测到所述冷却液温度大于第一预设值时，所述处理单元调节所述电控三通阀的第一输入端的开口流量增大，第二输入端的开口流量减小；
当所述第一温度传感器监测到所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏雨，吴安民，董晶瑾，张小玉，
申请(专利权)人：中船动力研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31