一种氢燃料电池余热回收系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种氢燃料电池余热回收系统，涉及氢燃料电池技术领域；系统包括：第一空气压缩机、电堆与第二换热器依次连通；水箱、循环水泵、电堆、第一换热器和水箱依次连通；电堆与第二换热器和第一换热器之间设置与控制器连接的第二温度传感器和第一温度传感器；三通阀A与第二空气压缩机、三通阀B和三通阀C连通；三通阀B第一换热器和三通阀D连通；第一换热器与第二换热器串联；三通阀C与第二换热器和三通阀D连通；三通阀A与三通阀B、三通阀A与三通阀C、三通阀B与三通阀D和三通阀C与三通阀D之间分别设置与控制器连接的第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀；还提出氢燃料电池余热回收方法，能够对余热进行回收。

【技术实现步骤摘要】
一种氢燃料电池余热回收系统及方法
本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种氢燃料电池余热回收系统及方法。
技术介绍
氢燃料电池车是一种以氢或含氢物质与空气中的氧在燃料电池中反应产生的电力作为动力的汽车；氢燃料电池是氢燃料电池车的核心组成部分，氢燃料电池将氢反应所产生的化学能转换为电能以推动车辆。氢燃料电池的工作方式与蓄电池等常规化学电源不同，它的燃料及氧化剂储存在电池外，当电池工作时，连续向电池内送入燃料及氧化剂以产生电能。基于氢燃料电池的工作原理，在氢燃料电池的工作过程中，会因电堆内的化学反应产生大量的热能。如果不能及时有效地将氢燃料电池产生的热能转移，将极大地影响氢燃料电池的工作性能和使用寿命，使得氢燃料电池汽车的散热成为亟待解决的问题。现有技术中，主要通过冷却循环水将氢燃料电池电堆中产生的热量带走，以达到氢燃料电池散热的目的，没有将氢燃料电池产生的热量进行回收利用，导致资源的浪费。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有的冷却系统没有将氢燃料电池产生的热量进行回收利用，导致资源浪费的技术问题。本专利技术的实施例提供一种氢燃料电池余热回收系统，包括第一空气压缩机、PEMFC电堆、水箱、第二空气压缩机、第一换热器、第二换热器、三通阀A、三通阀B、三通阀C、三通阀D和控制器；所述PEMFC电堆上设置有循环水进口、循环水出口、空气进口和空气出口；所述第一空气压缩机与所述空气进口连通；所述空气出口与所述第二换热器的热介质入口连通；所述空气出口与所述第二换热器之间设置有第二温度传感器，用于检测流入所述第二换热器的空气的温度；所述水箱通过所述循环水泵与所述循环水进口连通；所述循环水出口与所述第一换热器的热介质入口连通；所述循环水出口与所述第一换热器之间设置有第一温度传感器，用于检测流入所述第一换热器的循环水的温度；所述第一换热器的热介质出口与所述水箱连通；所述三通阀A分别与所述第二空气压缩机、所述三通阀B和所述三通阀C连通；所述三通阀B还分别与所述第一换热器和所述三通阀D连通；所述第一换热器与所述第二换热器串联；所述三通阀C还分别与所述第二换热器和所述三通阀D连通；所述三通阀D还与驾驶室连通；所述三通阀A与所述三通阀B之间设置有第一电磁阀；所述三通阀A与所述三通阀C之间设置有第二电磁阀；所述三通阀B与所述三通阀D之间设置有第三电磁阀；所述三通阀C与所述三通阀D之间设置有第四电磁阀；所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第三电磁阀和所述第四电磁阀分别与所述控制器电性连接。在一些优选地实施例中，所述三通阀D与所述驾驶室之间还连通有空气清新单元。在一些更加优选地实施例中，所述空气清新单元包括第五电磁阀、第六电磁阀和球形干燥管；所述第五电磁阀和所述第六电磁阀分别与所述三通阀D的出口连通；所述球形干燥管的两端分别与所述第五电磁阀和所述驾驶室连通；所述球形干燥管内填充有植物精油微胶囊；所述第六电磁阀与所述驾驶室连通；所述第五电磁阀和所述第六电磁阀分别与所述控制器电性连接。在一些优选地实施例中，所述三通阀D与所述驾驶室之间还连通有空气过滤器，用于过滤进入所述驾驶室的空气。在一些优选地实施例中，所述三通阀D与所述驾驶室之间还连通有第二增湿器，用于增湿进入所述驾驶室的空气。在一些优选地实施例中，所述氢燃料电池余热回收系统还包括中冷器；所述中冷器分别与所述第一空气压缩机和所述空气进口连通，用于降低进入所述PEMFC电堆的空气的温度；所述中冷器还分别与所述循环水泵和所述循环水进口连通，用于降低进入所述PEMFC电堆的循环水的温度。在一些优选地实施例中，所述第一空气压缩机与所述空气进口之间连通有第一增湿器，用于增湿进入所述PEMFC电堆。在一些优选地实施例中，所述控制器为MCU控制器。本专利技术还提出一种基于上述氢燃料电池余热回收系统的氢燃料电池余热回收方法，包括如下步骤：S0、开启所述氢燃料电池余热回收系统，使得所述氢燃料电池余热回收系统中的各个组成部分正常工作；S1、分别采集进入所述第一换热器的热介质的第一温度值T1和进入所述第二换热器的热介质的第二温度值T2；S2、接收并比较所述第一温度值T1和所述第二温度值T2的大小；当T1≥T2时，控制所述第一电磁阀和所述第四电磁阀关闭，并控制所述第二电磁阀和所述第三电磁阀打开；当T1＜T2时，控制所述第一电磁阀和所述第四电磁阀打开，并控制所述第二电磁阀和所述第三电磁阀关闭；S3、将外部新鲜空气与所述第一换热器和所述第二换热器进行热交换后输送至所述驾驶室内。本专利技术的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术通过将从所述PEMFC电堆中流出的循环水和空气与氢燃料电池汽车外部输入的新鲜空气进行热交换，使得所述新鲜空气的温度升高后输入至驾驶室内，以提高驾驶室的温度，对所述PEMFC电堆工作过程中产生的余热进行回收利用，避免资源的浪费；另外，通过在所述三通阀A与所述三通阀B之间设置第一电磁阀，在所述三通阀A与所述三通阀C之间设置第二电磁阀，在所述三通阀B与所述三通阀D之间设置第三电磁阀，在所述三通阀C与所述三通阀D之间设置第四电磁阀，并分别设置用于检测流入所述第二换热器的空气温度T2的第二温度传感器和用于检测流入所述第一换热器的循环水温度T1的第一温度传感器，可以实现所述余热的有效回收；当T1≥T2时，控制所述第一电磁阀和所述第四电磁阀关闭，并控制所述第二电磁阀和所述第三电磁阀打开，使得所述新鲜空气先与温度较低的所述第二换热器进行热交换后，再流入温度较高的所述第一换热器进行热交换；当T1＜T2时，控制所述第一电磁阀和所述第四电磁阀打开，并控制所述第二电磁阀和所述第三电磁阀关闭，使得所述新鲜空气先与温度较低的所述第一换热器进行热交换后，再流入温度较高的所述第二换热器进行热交换，可以有效地避免当所述新鲜空气与热介质温度较高的换热器进行热交换后的温度高于热介质温度较低的换热器的热介质温度时，因所述新鲜空气经过所述热介质温度较低的换热器时将部分热量传递给温度较低的热介质导致的所述新鲜空气热量损失的问题，从而实现所述余热的有效回收。附图说明图1是本专利技术某一实施例中氢燃料电池余热回收系统的结构示意图。图2是图1中氢燃料电池余热回收系统的控制电路示意图。图3是基于图1中氢燃料电池余热回收系统的氢燃料电池余热回收方法的流程图。其中，1、第一空气压缩机；2、中冷器；3、第一增湿器；4、PEMFC电堆；401、循环水进口；402、空气进口；403、循环水出口；404、空气出口；5、第一温度传感器；6、第二温度传感器；7、第一换热器；8、第二换热器；9、水箱；10、循环水泵；11、第二空气压缩机；12、三通阀A；13、第一电磁阀；14、第二电磁阀；15、三通阀B；16、三通阀C；17、第三电磁阀；18、第四电磁阀；19、三通阀D；20、第五电磁阀；21、球形干燥管；22、第六电磁阀；23、空气过滤器；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢燃料电池余热回收系统，其特征在于，包括第一空气压缩机、PEMFC电堆、水箱、第二空气压缩机、第一换热器、第二换热器、三通阀A、三通阀B、三通阀C、三通阀D和控制器；/n所述PEMFC电堆上设置有循环水进口、循环水出口、空气进口和空气出口；/n所述第一空气压缩机与所述空气进口连通；所述空气出口与所述第二换热器的热介质入口连通；所述空气出口与所述第二换热器之间设置有第二温度传感器，用于检测流入所述第二换热器的空气的温度；/n所述水箱通过循环水泵与所述循环水进口连通；所述循环水出口与所述第一换热器的热介质入口连通；所述循环水出口与所述第一换热器之间设置有第一温度传感器，用于检测流入所述第一换热器的循环水的温度；所述第一换热器的热介质出口与所述水箱连通；/n所述三通阀A分别与所述第二空气压缩机、所述三通阀B和所述三通阀C连通；所述三通阀B还分别与所述第一换热器和所述三通阀D连通；所述第一换热器与所述第二换热器串联；所述三通阀C还分别与所述第二换热器和所述三通阀D连通；所述三通阀D还与驾驶室连通；所述三通阀A与所述三通阀B之间设置有第一电磁阀；所述三通阀A与所述三通阀C之间设置有第二电磁阀；所述三通阀B与所述三通阀D之间设置有第三电磁阀；所述三通阀C与所述三通阀D之间设置有第四电磁阀；/n所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第三电磁阀和所述第四电磁阀分别与所述控制器电性连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种氢燃料电池余热回收系统，其特征在于，包括第一空气压缩机、PEMFC电堆、水箱、第二空气压缩机、第一换热器、第二换热器、三通阀A、三通阀B、三通阀C、三通阀D和控制器；
所述PEMFC电堆上设置有循环水进口、循环水出口、空气进口和空气出口；
所述第一空气压缩机与所述空气进口连通；所述空气出口与所述第二换热器的热介质入口连通；所述空气出口与所述第二换热器之间设置有第二温度传感器，用于检测流入所述第二换热器的空气的温度；
所述水箱通过循环水泵与所述循环水进口连通；所述循环水出口与所述第一换热器的热介质入口连通；所述循环水出口与所述第一换热器之间设置有第一温度传感器，用于检测流入所述第一换热器的循环水的温度；所述第一换热器的热介质出口与所述水箱连通；
所述三通阀A分别与所述第二空气压缩机、所述三通阀B和所述三通阀C连通；所述三通阀B还分别与所述第一换热器和所述三通阀D连通；所述第一换热器与所述第二换热器串联；所述三通阀C还分别与所述第二换热器和所述三通阀D连通；所述三通阀D还与驾驶室连通；所述三通阀A与所述三通阀B之间设置有第一电磁阀；所述三通阀A与所述三通阀C之间设置有第二电磁阀；所述三通阀B与所述三通阀D之间设置有第三电磁阀；所述三通阀C与所述三通阀D之间设置有第四电磁阀；
所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第三电磁阀和所述第四电磁阀分别与所述控制器电性连接。


2.如权利要求1所述的氢燃料电池余热回收系统，其特征在于，所述三通阀D与所述驾驶室之间还连通有空气清新单元。


3.如权利要求2所述的氢燃料电池余热回收系统，其特征在于，所述空气清新单元包括第五电磁阀、第六电磁阀和球形干燥管；所述第五电磁阀和所述第六电磁阀分别与所述三通阀D连通；所述球形干燥管的两端分别与所述第五电磁阀和所述驾驶室连通；所述球形干燥管内填充有植物精油微胶囊；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：方沛军，崔亮亮，
申请(专利权)人：河南氢枫能源技术有限公司，上海氢枫能源技术有限公司，江苏氢枫能源装备有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41