一种基于特斯拉涡轮的氢燃料电池余热回收装置及组件制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于特斯拉涡轮的氢燃料电池余热回收装置及组件，涉及车辆工程和氢燃料电池热管理技术领域。包括：冷却液出口管路，冷却液出口管路与冷凝器的冷却液出口连通；燃料电池堆，冷却液出口管路与燃料电池堆的冷却液输入端连通；特斯拉涡轮，冷却液流经所述燃料电池堆后通过冷却液出口管路流至特斯拉涡轮；特斯拉涡轮的冷却液输出端连接冷凝器的热回收管路。本发明专利技术通过利用一种新型的特斯拉涡轮，实现了冷却液余热回收利用，同时也解决了传统有叶涡轮效率受膨胀比限制的问题，提高了余热回收效率。提高了余热回收效率。提高了余热回收效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于特斯拉涡轮的氢燃料电池余热回收装置及组件


[0001]本专利技术涉及车辆工程、氢燃料电池热管理
，特别是指一种基于特斯拉涡轮的氢燃料电池余热回收装置及组件。

技术介绍

[0002]由于电池的不可逆性产生的废热占到转化的化学能的50％甚至更多。电池排出的尾气、电池堆的辐射和循环水可以从电池堆中带走热量。由于排气温度只能在70℃左右，因此通过排气的散热远远不能同传统内燃机在几百度的排气温度下所能达到的效果相比，实际计算表明燃料电池的排气散热只占总散热量的3％～5％左右。对于辐射散热，不管是燃料电池发动机还是内燃机，只占很小一部分，而对于燃料电池发动机而言，辐射散热大约占1％左右。因此，大约有95％的热量需要通过冷却水来带走，而对于发动机而言这个数值只有50％左右，由此可见燃料电池发动机的散热量相对较高。另外，燃料电池发动机的冷却水是工作在环境温度和电池的工作温度之间，这个温差明显要小于内燃机冷却水工作的温差，相差大约30℃，可见燃料电池散热器的散热更为艰难。
[0003]一般而言，在相同的车辆运行条件下，氢燃料电池的散热量比传统燃油发动机大10％
‑
20％左右，但燃料电池系统的运行温度较低，与环境的温差较小，这导致了燃料电池对散热要求相比传统车高了很多。
[0004]现有技术中，传统的燃料电池热管理系统一般通过增加散热面积或者提升进气栅格设计来解决散热困难，但无法实现冷却液的余热回收利用。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中无法实现冷却液的余热回收利用的问题，本专利技术提出了一种基于特斯拉涡轮的氢燃料电池余热回收装置。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]提供了一种基于特斯拉涡轮的氢燃料电池余热回收装置，包括：
[0008]冷却液出口管路，所述冷却液出口管路，与冷凝器的冷却液出口连通；
[0009]燃料电池堆，所述冷却液出口管路与燃料电池堆的冷却液输入端连通；
[0010]特斯拉涡轮，所述冷却液流经所述燃料电池堆后通过冷却液出口管路流至特斯拉涡轮；所述特斯拉涡轮的冷却液输出端连接冷凝器的热回收管路。
[0011]示例性的，特斯拉涡轮包括：涡轮壳体；所述涡轮壳体为中空的圆柱形，涡轮壳体的圆柱轴心方向的上下表面设有冷却液出口；所述涡轮壳体的圆柱形圆周上设有三个冷却液入口，所述冷却液入口以切线方向流入涡轮盘之间。
[0012]示例性的，特斯拉涡轮还包括：涡轮盘组；所述涡轮盘组包括：两个第一涡轮盘片和多个第二涡轮盘片；第二涡轮盘片的个数适配于所述燃料电池堆的功率；所述第一涡轮盘片设置于所述涡轮壳体内部的两端，第二涡轮盘片位于两个所述第一涡轮盘片之间，通过与所述第二涡轮盘片数量相适配的压紧螺杆固定在一起。
[0013]示例性的，每个涡轮盘片均为带有凸起的薄型圆盘，每个涡轮盘片之间的距离为凸起的高度。
[0014]示例性的，第一涡轮盘片上设有4个螺孔，用于安装压紧螺栓；所述第一涡轮盘片上设有冷却液出口。
[0015]示例性的，第二涡轮盘片上均设有一个中心圆孔和四个对称的凸起，每个凸起上均设有一个的轴孔，用于安装压紧螺栓。
[0016]示例性的，特斯拉涡轮通过在涡轮壳体上下设置的深沟球轴承旋转。
[0017]示例性的，特斯拉涡轮的冷却液输出端的热回收管路上，设有水泵以及流量调节阀；所述流量调节阀分别控制两条管路，包括：连接冷凝器回收端的热回收管路、以及连接特斯拉涡轮冷却液输入端的冷却剂支路；所述冷却剂支路中设有中冷器和水暖。
[0018]示例性的，冷凝器的一侧还设有控制器以及可控风扇，用于控制冷凝器的温度。
[0019]一方面，提供了一种基于特斯拉涡轮的氢燃料电池余热回收组件，该组件由所述基于特斯拉涡轮的氢燃料电池余热回装置组成。
[0020]本专利技术实施例的上述技术方案至少具有如下有益效果：
[0021]上述方案中，本专利技术通过利用一种新型的特斯拉涡轮，实现了冷却液余热回收利用，同时也解决了传统有叶涡轮效率受膨胀比限制的问题，提高了余热回收效率。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1是本专利技术实施例提供的一种基于特斯拉涡轮的氢燃料电池余热回收装置的装置框图；
[0024]图2是本专利技术实施例提供的一种基于特斯拉涡轮的氢燃料电池余热回收装置的新型特斯拉涡轮结构图；
[0025]图3是本专利技术实施例提供的一种基于特斯拉涡轮的氢燃料电池余热回收装置的第一涡轮盘结构图；
[0026]图4a
‑
4b是本专利技术实施例提供的一种基于特斯拉涡轮的氢燃料电池余热回收装置的第二涡轮盘及涡壳结构图。
[0027]其中附图标记说明如下：
[0028]1‑
1、冷凝器；1
‑
2、燃料电池堆；1
‑
3、特斯拉涡；1
‑
4、水泵；1
‑
5、流量调节阀；1
‑
6、控制器；1
‑
7、可控风扇；1
‑
8、中冷器；1
‑
9、水暖；1
‑
10、电机；1
‑
11、冷却液输出管路；1
‑
12、热回收管路；2
‑
1、涡轮壳体；2
‑
2、第一涡轮盘片；2
‑
3、第二涡轮盘片；2
‑
4、冷却液出口；2
‑
5、冷却液入口；2
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6、压紧螺杆；2
‑
7、深沟球轴承；3
‑
1、第一涡轮盘片螺孔；3
‑
2、第一涡轮盘片排水孔；4
‑
1、涡轮壳体入口；4
‑
2、第二涡轮盘片螺孔；4
‑
3、第二涡轮盘片排水孔。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例
的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]除非另外定义，本专利技术使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于特斯拉涡轮的氢燃料电池余热回收装置，其特征在于，包括：冷却液出口管路，所述冷却液出口管路，与冷凝器的冷却液出口连通；燃料电池堆，所述冷却液出口管路与燃料电池堆的冷却液输入端连通；特斯拉涡轮，所述冷却液流经所述燃料电池堆后通过冷却液出口管路流至特斯拉涡轮；所述特斯拉涡轮的冷却液输出端连接所述冷凝器的热回收管路。2.根据权利要求1所述的基于特斯拉涡轮的氢燃料电池余热回收装置，其特征在于，所述特斯拉涡轮包括：涡轮壳体；所述涡轮壳体为中空的圆柱形，涡轮壳体的圆柱轴心方向的上下表面设有冷却液出口；所述涡轮壳体的圆柱形圆周上设有冷却液入口，所述冷却液入口以切线方向流入涡轮盘之间。3.根据权利要求1所述的基于特斯拉涡轮的氢燃料电池余热回收装置，其特征在于，所述特斯拉涡轮还包括：涡轮盘组；所述涡轮盘组包括：两个第一涡轮盘片和多个第二涡轮盘片；第二涡轮盘片的个数适配于所述燃料电池堆的功率；所述第一涡轮盘片设置于所述涡轮壳体内部的两端，第二涡轮盘片位于两个所述第一涡轮盘片之间，通过与所述第二涡轮盘片数量相适配的压紧螺杆固定在一起。4.根据权利要求3所述的基于特斯拉涡轮的氢燃料电池余热回收装置，其特征在于，每个涡轮盘片均为带有凸起的薄型圆盘，每个涡轮盘片之间的距离为...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞知非，李枭，余海涛，赵洪雪，高润泽，宋禹江，
申请(专利权)人：交通运输部公路科学研究所，
类型：发明
国别省市：