一种船舶用燃料电池冷却系统技术方案

本发明专利技术提供一种船舶用燃料电池冷却系统，利用燃料电池船舶航行的特殊环境，将燃料电池中的热量通过冷却液转移至海水中。冷却液带走燃料电池中的热量后流向温度调节阀，经温度调节阀调节流入下游换热铜管与旁通管路的流量比，改变换热铜管冷却量，控制燃料电池冷却液的进口温度。控制系统分别与温度传感器、温度调节阀以及循环水泵电连接，通过对燃料电池冷却液入口处温度传感器输入的温度信号进行分析处理，控制温度调节阀动作。本发明专利技术利用低温海水间接冷却燃料电池系统，在节约能源的同时，提高传热效率，保障船舶燃料电池动力系统的高效运行；自动调节燃料电池冷却液进口温度，保证燃料电池冷却液进出口温差不超过限值，结构简单，可实施性强。可实施性强。可实施性强。

【技术实现步骤摘要】
一种船舶用燃料电池冷却系统


[0001]本专利技术涉及燃料电池系统
，具体而言，尤其涉及一种船舶用燃料电池冷却系统。

技术介绍

[0002]作为我国现代经济发展的重要载体之一，海运在国民经济中扮演着尤为重要的角色，与此同时，远洋船舶又是能源消耗和环境污染大户。氢燃料电池作为优化我国能源结构，提升能源安全的一种动力装置，其无污染、低噪声、高效率，随着船舶污染物排放标准的不断提高，氢燃料电池在船舶行业的应用将日趋广泛。
[0003]而燃料电池的电堆在反应期间，由于本身的电化学反应以及电池的内阻，燃料电池会产生一定热量，该热量占其化学能转化的50％甚至更多。因此，应该对燃料电池的散热问题引起高度重视，若不能高效地带走燃料电池产生的热量，燃料电池将无法正常运行，船舶也将无法正常航行。
[0004]目前氢燃料电池船舶燃料电池冷却系统的冷却主要包括风冷或冷却液冷却两种方式。风冷电堆中冷空气流经燃料电池内部，起到降温效果，这类燃料电池冷却系统操作方便，结构简单，但冷却效率低，且需要额外配备风机，使得冷却系统耗电增加，燃料电池船的运行成本增高；冷却液冷却电堆时，带走燃料电堆内多余热量，再通过散热风扇吹出空气对升温的冷却液进行散热降温，这类燃料电池冷却系统能耗较大，且冷却效果有限。

技术实现思路

[0005]根据上述提出氢燃料电池船舶现有燃料电池冷却技术存在的能耗高、冷却效果差的技术问题，提供一种船舶用燃料电池冷却系统。本专利技术主要利用低温海水间接冷却燃料电池系统，在节约能源的同时，提高传热效率，保障船舶燃料电池动力系统的正常高效运行；可自动调节燃料电池冷却液进口温度，保证燃料电池冷却液进出口温差不超过限值，且结构简单，可实施性强。
[0006]本专利技术采用的技术手段如下：
[0007]一种船舶用燃料电池冷却系统，包括：燃料电池、循环管路、传感模块、换热铜管、动力模块以及自动调温模块；其中：
[0008]所述燃料电池，布置于船舶主甲板下的燃料电池舱内；
[0009]所述循环管路，用于循环冷却液，将燃料电池中的热量通过换热铜管转移至低温海水中；
[0010]所述传感模块，用于收集燃料电池冷却液出、入口的温度信号，并将温度信号转换为电信号；
[0011]所述换热铜管，布置于燃料电池船底，用于与低温海水进行热交换，转移燃料电池所产生的热量；
[0012]所述动力模块，用于为循环管路内的冷却液提供循环动力并且调节冷却液流量；
[0013]所述自动调温模块，用于调整燃料电池冷却液入口温度。
[0014]进一步地，所述循环管路经过燃料电池内部，利用管路内冷却液吸收燃料电池内部热量，通过循环管路输送冷却液至换热铜管。
[0015]进一步地，所述传感模块包括第一温度传感器和第二温度传感器；
[0016]第一温度传感器设于燃料电池冷却液出口处，用于收集冷却液出口处温度信号，并将温度信号转换为电信号；
[0017]第二温度传感器设于燃料电池冷却液入口处，用于收集冷却液入口处温度信号，并将温度信号转换为电信号。
[0018]进一步地，所述换热铜管纵向布置于船底，分成两组，分别布置于船底龙骨两侧，换热铜管呈“S”形布置，以增加冷却液和海水的换热面积。
[0019]进一步地，所述动力模块为循环水泵，设于燃料电池冷却系统入口前，为所述循环管路内的冷却液提供循环动力；同时，根据燃料电池热负荷变化调节循环水泵转速，从而调节冷却液流量。
[0020]进一步地，所述自动调温模块包括温度调节阀、旁通管路以及控制系统；
[0021]温度调节阀安装于燃料电池冷却系统出口后干管与支管的分叉点，通过控制温度调节阀的开度，调节冷却液流向下游两支路的流量比，控制所述换热铜管处的冷却量；
[0022]旁通管路布置于温度调节阀后，并联于所述换热铜管，用于旁通冷却液，控制进入所述换热铜管的冷却液流量；
[0023]控制系统分别与第一温度传感器、第二温度传感器、温度调节阀以及循环水泵电连接，用于接收、处理温度信号，并执行控制操作。
[0024]进一步地，所述温度调节阀与所述控制系统电连接，所述控制系统根据第二温度传感器输送的电信号，自动调节所述温度调节阀的开度，控制进入所述换热铜管的冷却液量，从而实现对燃料电池冷却系统进口温度的自动调节。
[0025]进一步地，所述控制系统收集所述第一温度传感器的温度信号，根据设定范围控制所述温度调节阀的开度以及所述循环水泵的转速，以调节燃料电池冷却液进出口温差。
[0026]进一步地，所述旁通管路位于所述温度调节阀下游支路，通过所述旁通管路的冷却液与经过所述换热铜管冷却的冷却液于汇流管路进行混合。
[0027]较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0028]1、本专利技术在船舶污染物排放管控日益严格，氢燃料电池动力船舶将有良好发展前景的大背景下，通过对氢燃料电池船舶燃料电池冷却系统技术方案进行设计，达到改善冷却系统工作性能的目的。
[0029]2、本专利技术提供的船舶用燃料电池冷却系统，利用低温海水间接冷却燃料电池，在节约能源的同时，提高了传热效率，保障了船上燃料电池的正常、高效运行。
[0030]3、本专利技术提供的船舶用燃料电池冷却系统，当燃料电池在不同功率下运行时，散热量将随电池负荷发生改变，冷却液热负荷也将随之变化，本专利技术利用控制系统控制温度调节阀，调节换热铜管与旁通管路的冷却液流量比，从而控制进入换热铜管中冷却液流量，最终达到自动调节燃料电池冷却液进口温度的目的；同时，燃料电池散热量过大时，控制系统可控制循环水泵增加冷却液流量，加强冷却，保持冷却液出口温度不超过85℃限值，确保燃料电池动力系统安全运行。
[0031]4、本专利技术提供的船舶用燃料电池冷却系统，充分利用了船舶的结构特点，对燃料电池的散热效果优良，可自动调节燃料电池冷却液进口温度，防止出口温度超限，且结构简单，可实施性强。
[0032]基于上述理由本专利技术可在燃料电池等领域广泛推广。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1为本专利技术船用氢燃料电池冷却系统结构图。
[0035]图2为本专利技术实施例提供的换热铜管结构图。
[0036]图中：1、燃料电池；2、第一温度传感器；3、第二温度传感器；4、换热铜管；5、温度调节阀；6、循环水泵；7、控制系统(；8、龙骨；9、船底；10、循环管路；11、旁通管路；12、汇流管路。
具体实施方式
[0037]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0038]为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船舶用燃料电池冷却系统，其特征在于，包括：燃料电池(1)、循环管路(10)、传感模块、换热铜管(4)、动力模块以及自动调温模块；其中：所述燃料电池(1)，布置于船舶主甲板下的燃料电池舱内；所述循环管路(10)，用于循环冷却液，将燃料电池(1)中的热量通过换热铜管(4)转移至低温海水中；所述传感模块，用于收集燃料电池冷却液出、入口的温度信号，并将温度信号转换为电信号；所述换热铜管(4)，布置于燃料电池船底(9)，用于与低温海水进行热交换，转移燃料电池(1)所产生的热量；所述动力模块，用于为循环管路(10)内的冷却液提供循环动力并且调节冷却液流量；所述自动调温模块，用于调整燃料电池冷却液入口温度。2.根据权利要求1所述的船舶用燃料电池冷却系统，其特征在于，所述循环管路(10)经过燃料电池(1)内部，利用管路内冷却液吸收燃料电池(1)内部热量，通过循环管路(10)输送冷却液至换热铜管(4)。3.根据权利要求1所述的船舶用燃料电池冷却系统，其特征在于，所述传感模块包括第一温度传感器(2)和第二温度传感器(3)；第一温度传感器(2)设于燃料电池冷却液出口处，用于收集冷却液出口处温度信号，并将温度信号转换为电信号；第二温度传感器(3)设于燃料电池冷却液入口处，用于收集冷却液入口处温度信号，并将温度信号转换为电信号。4.根据权利要求1所述的船舶用燃料电池冷却系统，其特征在于，所述换热铜管(4)纵向布置于船底(9)，分成两组，分别布置于船底龙骨(8)两侧，换热铜管(4)呈“S”形布置，以增加冷却液和海水的换热面积。5.根据权利要求1所述的船舶用燃料电池冷却系统，其特征在于，所述动力模块为循环水泵(6)，设于燃料电池冷却系统入...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪朋，李伟，孙玉清，于爽，王英新，杨朝旭，杨国刚，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：