热交换系统、燃料电池及车辆技术方案

本申请提供一种热交换系统、燃料电池及车辆，应用于燃料电池技术领域，该系统包括氢气供给管路、氧气供给管路、辅件散热管路、储氢装置以及包括冷能管路、第一热能管路和第二热能管路的蒸发器，冷能管路连接于储氢装置与氢气供给管路之间，第一热能管路与氧气供给管路相连，第二热能管路与辅件散热管路相连，冷能管路与第一热能管路以及第二热能管路进行热交换，本系统可以利用氧气供给管路以及辅件散热管路的热量实现储氢装置输出的液态氢的气化，取消现有技术中加热器以及两台中冷器的设置，可以极大的简化热交换系统的结构，缩小热交换系统以及燃料电池的体积，降低整体成本，还可以降低系统的运维难度。以降低系统的运维难度。以降低系统的运维难度。

【技术实现步骤摘要】
热交换系统、燃料电池及车辆


[0001]本申请涉及燃料电池
，具体涉及一种热交换系统、燃料电池及车辆。

技术介绍

[0002]因氢能具有来源多样、燃烧值高、利用高效、清洁环保等优点，以氢气作为燃料的氢燃料电池近年来得到广泛的应用，氢燃料电池能够将氢气和氧气的化学能直接转换成电能输出，进而驱动与其相连的用电负载运行。
[0003]在实际应用中，将氢气以液态存储是常用的储氢方式，因此，在燃料电池工作时首先需要将液态氢转换为氢气。但是，液态氢气化过程需要吸收热量，通常需要在氢气供给路径中设置加热器，而且，技术人研究发现，现有技术提供的燃料电池热交换系统往往设置两台中冷器，结构复杂，这些因素导致燃料电池体积巨大，成本较高，而且维护难度大。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本技术提供一种热交换系统、燃料电池及车辆，利用氧气供给管路以及辅件散热管路吸收液态氢的冷能，完成液氢气化转换过程，取消现有技术中加热器以及两台中冷器的设置，不仅可以简化热交换系统的结构，减少燃料电池的体积、降低成本，同时，还可以降低燃料电池的维护难度。
[0005]第一方面，本技术提供一种热交换系统，应用于燃料电池，所述系统包括：氢气供给管路、氧气供给管路、辅件散热管路、储氢装置以及蒸发器，其中，
[0006]所述蒸发器包括冷能管路、第一热能管路以及第二热能管路，其中，
[0007]所述冷能管路连接于所述储氢装置与所述氢气供给管路之间；
[0008]所述第一热能管路与所述氧气供给管路相连；
>[0009]所述第二热能管路与所述辅件散热管路相连；
[0010]所述冷能管路与所述第一热能管路以及所述第二热能管路进行热交换，以完成液态氢气化。
[0011]可选的，所述氢气供给管路包括：比例阀、氢气循环泵以及气水分离器，其中，
[0012]所述比例阀的输入口与所述冷能管路的输出口相连，所述比例阀的输出口与电堆的氢气入口相连；
[0013]所述气水分离器的输入口与所述电堆的氢气出口相连，所述气水分离器的第一输出口与所述氢气循环泵的输入口相连；
[0014]所述氢气循环泵的输出口连接于所述比例阀的输出口与所述电堆的氢气入口之间。
[0015]可选的，所述氢气供给管路还包括：引射器和排氮阀，其中，
[0016]所述引射器的第一输入口与所述比例阀的输出口相连，所述引射器的输出口与所述电堆的氢气入口相连；
[0017]所述氢气循环泵的输出口与所述引射器的第二输入口相连；
[0018]所述排氮阀的输入口与所述气水分离器的第二输出口相连；
[0019]所述排氮阀的输出口作为所述氢气供给管路的氮气排放口。
[0020]可选的，所述氧气供给管路包括：空气压缩机、增湿器以及背压阀，其中，
[0021]所述空气压缩机的空气出口经所述第一热能管路与所述增湿器的第一输入口相连；
[0022]所述增湿器的第一输出口与所述电堆的氧气入口相连；
[0023]所述增湿器的第二输入口与所述电堆的氧气出口相连；
[0024]所述增湿器的第二输出口与所述背压阀的输入口相连。
[0025]可选的，所述氧气供给管路还包括：三通阀，其中，
[0026]所述三通阀的输入口与所述第一热能管路的输出口相连，所述三通阀的第一输出口与所述增湿器的第一输入口相连。
[0027]可选的，本技术第一方面提供的热交换系统，还包括：混合排放管路，其中，
[0028]所述背压阀的输出口、所述三通阀的第二输出端口以及所述氢气供给管路中的氮气排放口分别与所述混合排放管路相连。
[0029]可选的，所述空气压缩机与所述辅件散热管路进行热交换。
[0030]可选的，所述辅件散热管路设置有过压排气阀，所述过压排气阀在所述辅件散热管路的内压大于预设压力阈值情况下处于开启状态。
[0031]第二方面，本技术提供一种燃料电池，包括电堆、本技术第一方面任一项所述的热交换系统，其中，
[0032]所述热交换系统与所述电堆相连。
[0033]第三方面，本技术提供一种车辆，包括：车架以及如本技术第二方面所述的燃料电池，其中，
[0034]所述燃料电池设置于所述车架上。
[0035]基于上述内容，本技术提供的热交换系统，基于蒸发器中冷能管路、第一热能管路以及第二热能管路之间的热交换，可以利用氧气供给管路以及辅件散热管路的热量实现储氢装置输出的液态氢的气化，同时达到降低入堆空气温度以及吸收辅件散热管路热量的目的。与现有技术相比，本系统取消加热器以及两台中冷器的设置，可以极大的简化热交换系统的结构，缩小热交换系统以及燃料电池的体积，降低整体成本，同时，由于系统结构简化，还可以降低系统的运维难度。
附图说明
[0036]图1所示为现有技术中一种燃料电池热交换系统的结构示意图。
[0037]图2所示为本技术实施例提供的一种热交换系统的结构框图。
[0038]图3所示为本技术实施例提供的另一种热交换系统的结构框图。
[0039]图4所示为本技术实施例提供的再一种热交换系统的结构框图。
[0040]图5所示为本技术实施例提供的一种燃料电池的结构示意图。
[0041]图6所示为本技术实施例提供的一种动力总成的结构示意图。
具体实施方式
[0042]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0043]液氢存储技术具有重量轻、体积小、成本低、安全性高以及加注时间短等优点，是燃料电池技术中广泛采用的氢气存储方式，但是，由于燃料电池是利用氢气与氧气反应实现化学能向电能的转换的，因此，液氢在进行电堆前首先需要由液态转换为气态，即由液氢转换为氢气。
[0044]液氢转换为氢气的过程需要吸收热量，现有技术中通常采用的技术方案是在氢气供给路径中设置加热器，通过加热器释放的热量完成液氢向氢气的转换，显然，这需要在燃料电池的热交换系统中单独设置加热器，必然会在一定程度上提高燃料电池的整体成本。
[0045]进一步的，参见图1所示现有技术中的燃料电池热交换系统，储氢灌1中存储有液氢2，储氢灌1分别与第一中冷器4和第二中冷器5相连，其中，第一中冷器4和第一中冷器5的冷却液循环路径均经过电堆3，对电堆3进行散热，在此基础上，第二中冷器5还与乘客舱进行热交换，达到降低乘客舱环境温度的作用。
[0046]结合图1所示可知，现有技术中燃料电池的热交换系统为了完成液氢转换，不仅需要单独设置加热器，往往还设置两台中冷器，热交换系统结构较为复杂，这些因素将导致燃料电池体积巨大，成本较高，而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热交换系统，其特征在于，应用于燃料电池，所述系统包括：氢气供给管路、氧气供给管路、辅件散热管路、储氢装置以及蒸发器，其中，所述蒸发器包括冷能管路、第一热能管路以及第二热能管路，其中，所述冷能管路连接于所述储氢装置与所述氢气供给管路之间；所述第一热能管路与所述氧气供给管路相连；所述第二热能管路与所述辅件散热管路相连；所述冷能管路与所述第一热能管路以及所述第二热能管路进行热交换，以完成液态氢气化。2.根据权利要求1所述的热交换系统，其特征在于，所述氢气供给管路包括：比例阀、氢气循环泵以及气水分离器，其中，所述比例阀的输入口与所述冷能管路的输出口相连，所述比例阀的输出口与电堆的氢气入口相连；所述气水分离器的输入口与所述电堆的氢气出口相连，所述气水分离器的第一输出口与所述氢气循环泵的输入口相连；所述氢气循环泵的输出口连接于所述比例阀的输出口与所述电堆的氢气入口之间。3.根据权利要求2所述的热交换系统，其特征在于，所述氢气供给管路还包括：引射器和排氮阀，其中，所述引射器的第一输入口与所述比例阀的输出口相连，所述引射器的输出口与所述电堆的氢气入口相连；所述氢气循环泵的输出口与所述引射器的第二输入口相连；所述排氮阀的输入口与所述气水分离器的第二输出口相连；所述排氮阀的输出口作为所述氢气供给管路的氮气排放口。4.根据权利要求1
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3任一项所述的热交换...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭炼，辛小超，姜丰，
申请(专利权)人：三一电动车科技有限公司，
类型：新型
国别省市：