一种水循环再利用的燃料电池散热系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种水循环再利用的燃料电池散热系统，包括燃料电池尾气废水回收装置、喷雾装置和散热器，燃料电池尾气废水回收装置连接在燃料电池电堆尾气排放管路上，回收燃料电池电堆尾气排放中的水；所述喷雾装置的入口与燃料电池尾气废水回收装置相连，利用喷雾装置把水进行雾化后喷向散热器；所述散热器利用风机转动，将混合后的空气和雾化水从散热器的芯体抽出排入大气环境。本实用新型专利技术可以充分利用水雾的显热和潜热，提高燃料电池散热系统的散热能力，起到避免燃料电池电堆过热、提高燃料电池性能和耐久性、降低散热系统功耗、提高系统效率、降低散热系统噪声等作用。降低散热系统噪声等作用。降低散热系统噪声等作用。

【技术实现步骤摘要】
一种水循环再利用的燃料电池散热系统


[0001]本技术属于燃料电池
，尤其涉及一种水循环再利用的燃料电池散热系统。

技术介绍

[0002]燃料电池是一种化学能直接转换为电能的发电装置，由于不受卡洛循环限制，具有高效、清洁的特点，随着全球气候、环境保护和能源安全成为全球挑战，燃料电池也越来越受到重视，应用越来越广泛。燃料电池发电系统输出电能的同时，还产生水和占化学能40～60％的热能。由于燃料电池电堆内部必须保持一定的温度分布，才能保证燃料电池发电时的电化学反应高效性、安全性和耐久性，因此，燃料电池系统必须配备相应的散热系统。
[0003]一般来说，现有陆地或非水陆交通燃料电池系统，功率大于5kW时，均通过水冷散热系统，即利用冷却水流经燃料电池电堆带出热量，然后利用散热器将热量传递给空气排放到大气环境。当燃料电池用于交通运载工具电源时，由于空间和允许重量有限，散热系统面临巨大挑战，往往面临噪声大、系统效率低的问题。特别是在干燥环境下，空气含湿量低，导致空气比热容和导热系数低，散热系统效果更差，在高温和满载运行时，不仅更容易出现噪声超标、效率低下问题，甚至导致燃料电池温度过高，不得不降功运行，从而难以满足负载需求。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术方法的不足，本技术的目的在于提出一种水循环再利用的燃料电池散热系统，利用喷雾装置形成雾状水，混合到散热器冷却空气中，提高空气比热容和导热系统，同时雾状水可以在散热器芯体内气化，从而可以充分利用空气(含水)的显热和潜热，提高燃料电池散热系统的散热能力，起到避免燃料电池电堆过热、提高燃料电池电堆性能和耐久性、降低散热系统功耗、提高系统效率、降低散热系统噪声等作用。
[0005]为实现以上目的，本技术采用技术方案是：一种水循环再利用的燃料电池散热系统，包括燃料电池尾气废水回收装置、喷雾装置和散热器；所述燃料电池尾气废水回收装置连接在燃料电池电堆尾气排放管路上，回收燃料电池电堆尾气排放中的水；所述喷雾装置的入口与燃料电池尾气废水回收装置相连，利用喷雾装置把水进行雾化后喷向散热器；所述散热器利用风机转动，将混合后的空气和雾化水从散热器的芯体抽出排入大气环境；所述散热器的冷却水出入口连接在燃料电池电堆的冷却水循环管路上。
[0006]进一步的是，所述喷雾装置布置在所述散热器空气入口处，使雾化水尽量均匀流经散热器带走热量。
[0007]进一步的是，在燃料电池电堆的冷却水循环管路上包括有燃料电池冷却水泵，所述散热器的冷却水入口与燃料电池冷却水泵相连，散热器的冷却水出口与燃料电池电堆相连。
[0008]进一步的是，还包括液气相变材料储液罐，液气相变材料储液罐的输出管路与尾
气废水回收装置的输出管路相连，共同或单独通向喷雾装置。
[0009]进一步的是，还包括燃料电池热管理控制器，所述燃料电池热管理控制器分别与散热器和喷雾装置的控制端电连接。
[0010]进一步的是，在所述燃料电池电堆入口冷却水管路上安装有温度传感器，温度传感器的温度测量值传递至燃料电池热管理控制器。
[0011]采用本技术方案的有益效果：
[0012]本技术利用燃料电池发电时氢和空气中的氧气反应排放水，通过尾气废水回收装置收集储存尾气废水；喷雾装置将来自尾气废水回收装置的水进行雾化，水雾进入散热器空气侧入口，与待进入散热器的空气混合后，流过散热器芯体，提升散热器散热性能。
[0013]本技术充分利用燃料电池尾气废水进行雾化，雾化水与散热器入口空气混合后，一方面，尤其对于干燥环境，空气湿度增加，空气比热容和导热系数也会增加，空气流过散热器，吸收相同热量后，温度升高的幅度就较小，则散热器内冷却液和空气温差就越大，传播热量的速度就越快，从而提高散热能力、加快散热速度，同时空气带走一定热量所需空气流量更低，散热器风机噪音低、功耗小，燃料电池寄生能耗低，系统效率提高；另一方面，水雾流经散热器，液态水分子会发生气化，液态水到气态水转变过程中，由于水的潜热，迅速吸收热量，进一步提高散热器散热性能。因而，本技术可以更好地实现燃料电池热管理，避免燃料电池电堆过热、提高燃料电池电堆性能和耐久性，降低散热系统功耗、提高系统效率，降低散热系统噪声，环境更友好。
附图说明
[0014]图1为本技术的一种水循环再利用的燃料电池散热系统的结构示意图；
[0015]图2为本技术的一种水循环再利用的燃料电池散热系统的一种优化实施例的结构示意图；
[0016]图3为本技术的一种水循环再利用的燃料电池散热系统的另一种优化实施例的结构意图；
[0017]其中，1是燃料电池电堆，2是废水回收装置，3是喷雾装置，4是散热器，5是燃料电池冷却水泵，6是温度传感器，7是燃料电池热管理控制器，8是液气相变材料储液罐。
具体实施方式
[0018]为了使技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本技术作进一步阐述。
[0019]在本实施例中，参见图1所示，一种水循环再利用的燃料电池散热系统，包括燃料电池尾气废水回收装置2、喷雾装置3和散热器4；所述燃料电池尾气废水回收装置2连接在燃料电池电堆1尾气排放管路上，回收燃料电池电堆1尾气排放中的水；所述喷雾装置3的入口与燃料电池尾气废水回收装置2相连，利用喷雾装置3把水进行雾化后喷向散热器4；所述散热器4利用风机转动，将混合后的空气和雾化水从散热器4的芯体抽出排入大气环境，从而把流经散热器4芯体的燃料电池冷却水的热量带走，降低冷却水的温度；所述散热器4的冷却水出入口连接在燃料电池电堆1的冷却水循环管路上。
[0020]作为上述实施例的优化方案，所述喷雾装置3布置在所述散热器4空气入口处，使
雾化水尽量均匀流经散热器4带走热量。
[0021]作为上述实施例的优化方案，在燃料电池电堆1的冷却水循环管路上包括有燃料电池冷却水泵5，所述散热器4的冷却水入口与燃料电池冷却水泵5相连，散热器4的冷却水出口与燃料电池电堆1相连，通过冷却水循环管路使得冷却水带走燃料电池电堆1中产生的热量，同时冷却水的热量由散热器4排入大气环境。
[0022]作为上述实施例的优化方案，如图2所示，还包括液气相变材料储液罐8，液气相变材料储液罐8的输出管路与尾气废水回收装置2的输出管路相连，共同通向喷雾装置3。液气相变材料储液罐8的相变材料与尾气废水回收装置2中的水混合后，经过喷雾装置3变成雾状液体，雾状液体与散热器4入口空气混合后，在散热器4风机作用下，部分的水和相变材料雾状液体在散热器4芯体内发生相变，以潜热形式吸收热量，同时空气、水雾和(/或)相变材料雾状液体通过显热的形式带走散热器4芯体内冷却水的热量。
[0023]作为上述实施例的优化方案，如图3所示，还包括燃料电池热管理控制器7，所述燃料电池热管理控制器7分别与散热器4和喷雾装置3的控制端电连接，能够控制散热器4的风机转速、控制喷雾装置3。
[0024]在所述燃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水循环再利用的燃料电池散热系统，其特征在于，包括燃料电池尾气废水回收装置(2)、喷雾装置(3)和散热器(4)；所述燃料电池尾气废水回收装置(2)连接在燃料电池电堆(1)尾气排放管路上，回收燃料电池电堆(1)尾气排放中的水；所述喷雾装置(3)的入口与燃料电池尾气废水回收装置(2)相连，利用喷雾装置(3)把水进行雾化后喷向散热器(4)；所述散热器(4)利用风机转动，将混合后的空气和雾化水从散热器(4)的芯体抽出排入大气环境；所述散热器(4)的冷却水出入口连接在燃料电池电堆(1)的冷却水循环管路上。2.根据权利要求1所述的一种水循环再利用的燃料电池散热系统，其特征在于，所述喷雾装置(3)布置在所述散热器(4)空气入口处。3.根据权利要求1所述的一种水循环再利用的燃料电池散热系统，其特征在于，在燃料电池电堆(1)的冷却水循环管路上包括有燃料电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴朝华，左杨，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：新型
国别省市：