燃料电池热电联供系统的冷却方法技术方案

本发明专利技术涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池热电联供系统的冷却方法。本申请旨在解决现有燃料电池热电联供系统的冷却方式存在的温度波动大、运行稳定性差的问题。为此目的，本申请的冷却方法包括：在燃料电池单元运行过程中，确定燃料电池单元内部的反应温度；比较反应温度与反应温度阈值的大小；基于比较结果，控制风冷单元或水冷单元启动运行，以对燃料电池单元进行冷却。本申请能够提高燃料电池热电联供系统在运行时的温度环境稳定，减小燃料电池内部的温度波动，最大化利用燃料电池的输出效率，保证系统高效稳定运行。保证系统高效稳定运行。保证系统高效稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池热电联供系统的冷却方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，具体涉及一种燃料电池热电联供系统的冷却方法。

技术介绍

[0002]燃料电池热电联供系统通常由燃料电池、燃料供给子系统、氧化剂供给子系统、水热子系统、控制子系统等组成。目前常用的燃料为氢气，氧化剂选用空气，燃料电池的运行原理为：向燃料电池的阳极和阴极分别供应氢气和空气，氢气在阳极上分解出氢离子和电子，氢离子通过阴阳极之间的电解质(如质子交换膜)到达阴极，电子经外电路传导到阴极，空气中的氧气在阴极与氢离子和电子结合生成水。电子在经外电路传导过程中产生电流，同时，由于本身的电化学反应以及电池的内阻，燃料电池还会产生一定的热量，产生的电流可以用于外部供电，产生的热量则用于外部供热。
[0003]为了保证燃料电池的性能处于较佳状态，需要对燃料电池进行冷却。现有技术中通常设置单独冷却的冷却水箱与燃料电池进行循环换热，同时交换出来的热量还可以与储热水箱进行热量交换，对出热水箱进行加热。但是，这种冷却方式造成燃料电池温度波动大，系统运行稳定性较差。
[0004]相应地，本领域需要一种新的燃料电池热电联供系统的冷却方法来解决上述问题。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中的上述至少一个问题，即为了解决现有燃料电池热电联供系统的冷却方式存在的温度波动大、运行稳定性差的问题，本申请提供了一种燃料电池热电联供系统的冷却方法，所述燃料电池热电联供系统包括燃料电池单元、燃料供给单元、氧化剂供给单元、风冷单元和水冷单元，所述风冷单元和所述水冷单元用于对所述燃料电池单元进行冷却，
[0006]所述冷却方法包括：
[0007]在所述燃料电池单元运行过程中，确定所述燃料电池单元内部的反应温度；
[0008]比较所述反应温度与反应温度阈值的大小；
[0009]基于比较结果，控制所述风冷单元或所述水冷单元启动运行，以对所述燃料电池单元进行冷却。
[0010]在上述燃料电池热电联供系统的冷却方法的优选技术方案中，“基于比较结果，控制所述风冷单元或所述水冷单元启动运行”的步骤进一步包括：
[0011]如果所述反应温度大于等于所述反应温度阈值，控制所述水冷单元启动运行；
[0012]如果所述反应温度小于所述反应温度阈值，控制所述风冷单元启动运行。
[0013]在上述燃料电池热电联供系统的冷却方法的优选技术方案中，所述氧化剂供给单元包括送风装置，所述送风装置的出口与所述燃料电池单元的氧化剂进口连通，所述风冷
单元包括风冷控制阀，所述风冷控制阀的进口与所述送风装置的出口连通，所述风冷控制阀的出口与所述燃料电池单元的风冷进口连通。
[0014]在上述燃料电池热电联供系统的冷却方法的优选技术方案中，“控制所述风冷单元启动运行”的步骤进一步包括：
[0015]控制所述风冷控制阀打开。
[0016]在上述燃料电池热电联供系统的冷却方法的优选技术方案中，所述冷却方法还包括：
[0017]在所述风冷单元运行时，获取所述燃料电池单元的氧化剂出口温度；
[0018]判断所述氧化剂出口温度与氧化剂出口温度阈值的大小；
[0019]基于比较结果，控制所述风冷单元的送风流量。
[0020]在上述燃料电池热电联供系统的冷却方法的优选技术方案中，“基于比较结果，控制所述风冷单元的送风流量”的步骤进一步包括：
[0021]如果所述氧化剂出口温度大于氧化剂出口温度阈值，则增大所述风冷单元的送风流量；
[0022]如果所述氧化剂出口温度小于等于所述氧化剂出口温度阈值，则减小或保持所述风冷单元的送风流量。
[0023]在上述燃料电池热电联供系统的冷却方法的优选技术方案中，所述风冷单元设置有调温装置，所述调温装置用于对所述风冷单元的送风温度进行调节，所述冷却方法还包括：
[0024]在所述风冷单元运行时，获取所述燃料电池单元的换热出口温度；
[0025]比较所述换热出口温度与换热出口温度阈值的大小；
[0026]基于比较结果，选择性地控制所述调温装置启动运行。
[0027]在上述燃料电池热电联供系统的冷却方法的优选技术方案中，“基于比较结果，选择性地控制所述调温装置启动运行”的步骤进一步包括：
[0028]如果所述换热出口温度大于等于所述换热出口温度阈值，则控制所述调温装置启动；
[0029]如果所述换热出口温度小于所述换热出口温度阈值，则控制所述风冷单元保持当前运行模式。
[0030]在上述燃料电池热电联供系统的冷却方法的优选技术方案中，“确定所述燃料电池单元内部的反应温度”的步骤进一步包括：
[0031]获取所述燃料电池单元的换热出口温度；
[0032]基于所述换热出口温度，确定所述反应温度。
[0033]在上述燃料电池热电联供系统的冷却方法的优选技术方案中，所述冷却方法还包括：
[0034]在所述水冷单元运行时，获取所述燃料电池单元的换热出口温度；
[0035]基于所述换热出口温度，调节所述水冷单元的水流量。
[0036]本申请通过增加风冷单元，并基于燃料电池单元的内部反应温度来控制风冷单元或水冷单元启动运行，能够提高燃料电池热电联供系统在运行时的温度环境稳定，减小燃料电池内部的温度波动，最大化利用燃料电池的输出效率，保证系统高效稳定运行。
[0037]进一步地，通过使用氧化剂供给单元的送风装置作为风冷单元的动力装置，将氧化剂供给系统的气流作为风冷单元的冷却气流来源，能够高效利用送风装置，能够减少风冷单元的装置数量，降低系统整体体积和成本。
[0038]进一步地，通过基于燃料电池单元的氧化剂出口温度调节风冷单元的送风流量，可以对燃料电池单元的反应温度进行微调，保持燃料电池单元的内部反应温度稳定，使得燃料电池单元始终保持高效工作。
[0039]进一步地，通过设置调温装置对冷却风的温度进行调节，还能够提高风冷单元的冷却效果，降低系统整体能耗。
附图说明
[0040]下面参照附图来描述本申请的燃料电池热电联供系统的冷却方法。
[0041]附图中：
[0042]图1为本申请的燃料电池热电联供系统的系统图；
[0043]图2为本申请的燃料电池热电联供系统的冷却方法的主流程图；
[0044]图3为本申请的燃料电池热电联供系统的冷却方法的一种可能的实施方式的逻辑图。
[0045]附图标记列表
[0046]1、燃料电池单元；
[0047]21、流量控制阀；22、燃料回流阀；23、压力调节阀；24、燃料加湿器；25、燃料冷凝器；26、氢气循环泵；
[0048]31、过滤器；32、送风装置；33、氧化剂加湿器；34、氧化剂冷凝器；35、氧化剂回流阀；
[0049]41、保温水箱；42、换热器；
[0050]51、风冷控制阀；52、调温装置；
[0051]61本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池热电联供系统的冷却方法，其特征在于，所述燃料电池热电联供系统包括燃料电池单元、燃料供给单元、氧化剂供给单元、风冷单元和水冷单元，所述风冷单元和所述水冷单元用于对所述燃料电池单元进行冷却，所述冷却方法包括：在所述燃料电池单元运行过程中，确定所述燃料电池单元内部的反应温度；比较所述反应温度与反应温度阈值的大小；基于比较结果，控制所述风冷单元或所述水冷单元启动运行，以对所述燃料电池单元进行冷却。2.根据权利要求1所述的燃料电池热电联供系统的冷却方法，其特征在于，“基于比较结果，控制所述风冷单元或所述水冷单元启动运行”的步骤进一步包括：如果所述反应温度大于等于所述反应温度阈值，控制所述水冷单元启动运行；如果所述反应温度小于所述反应温度阈值，控制所述风冷单元启动运行。3.根据权利要求1所述的燃料电池热电联供系统的冷却方法，其特征在于，所述氧化剂供给单元包括送风装置，所述送风装置的出口与所述燃料电池单元的氧化剂进口连通，所述风冷单元包括风冷控制阀，所述风冷控制阀的进口与所述送风装置的出口连通，所述风冷控制阀的出口与所述燃料电池单元的风冷进口连通。4.根据权利要求3所述的燃料电池热电联供系统的冷却方法，其特征在于，“控制所述风冷单元启动运行”的步骤进一步包括：控制所述风冷控制阀打开。5.根据权利要求3所述的燃料电池热电联供系统的冷却方法，其特征在于，所述冷却方法还包括：在所述风冷单元运行时，获取所述燃料电池单元的氧化剂出口温度；判断所述氧化剂出口温度与氧化剂出口温度阈值的大小；基于比较结果，控制所述风冷单元的送风...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕楠，李靖，俞国新，吴远刚，许磊，
申请(专利权)人：海尔智家股份有限公司，
类型：发明
国别省市：