一种应用在燃料电池系统上的氢气换热器技术方案

本发明专利技术提供了一种应用在燃料电池系统上的氢气换热器，属于燃料电池技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种应用在燃料电池系统上的氢气换热器


[0001]本专利技术属于燃料电池
，特别是一种应用在燃料电池系统上的氢气换热器
。

技术介绍

[0002]燃料电池发动机在使用时，氢气一般是由储气瓶提供
。
就现有技术而言，进入电堆的氢气一部分由储气瓶减压后直接进入，另一部分由氢气循环系统进入
。
储气瓶中氢气温度和湿度较低，氢气循环系统回流的氢气温度和湿度较高，当低温干燥的氢气与高温高湿的回流氢气在系统汇流腔室内混合后，回流氢气中所带的水汽遇冷形成液态水，有可能堵塞氢气管道造成阳极缺气，加速电堆性能的衰减，降低发动机的寿命
。
所以需要在干氢气和回流氢气汇流前提升干氢气温度
。
[0003]现有技术方案一般是在氢喷前高压管路上安装板式换热器，水路从入堆管路支路取水，通过板式换热器对低温干氢气和高温冷却液进行热量交换，实现对干氢气的温度提升
。
[0004]现有技术存在以下缺陷和不足：
[0005]现有的氢气换热器位置一般在氢喷前，在集成度较高的燃料电池发动机上不易布置；
[0006]氢气换热器的氢气腔压力较高一般高于
1MPa.g
，冷却液腔压力较低与电堆冷却路并联，一般不高于
100kPa.g
，内部换热片长时间承受较大的压力，板式换热器的密封可靠性降低
。
[0007]燃料电池系统大功率运行时，氢气换热器冷却液温度较高，导致干氢气经换热器升温后气体温度较高；然后干氢气进入氢喷，造成氢喷阀阀体温度超出工作温度，阀体可靠性降低
。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种应用在燃料电池系统上的氢气换热器，具有
[0009]本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：
[0010]一种应用在燃料电池系统上的氢气换热器，所述氢气换热器用于安装在引射氢喷阀
、
旁通氢喷阀和引射器之间；
[0011]氢气换热器包括：
[0012]主体，所述主体具有第一换热腔
、
第二换热腔
、
与所述第一换热腔相连的出液管
、
与所述第二换热腔连通的进液管，所述第一换热腔和第二换热器相连通；
[0013]引射氢气管路，所述引射氢气管路至少部分的设置在所述第一换热腔内，所述引射氢气管路用于连接引射氢喷阀和引射器；
[0014]旁通氢气管路，所述旁通氢气管路至少部分的设置在所述第二换热腔内，所述旁
通氢气管路用于连接旁通氢喷阀和电堆入口；
[0015]分流管，所述分流管一端连通出液管，所述分流管另一端连通进液管；和
[0016]分流阀，所述分流阀安装在所述分流管上，用于调节分流管的流量
。
[0017]在上述应用在燃料电池系统上的氢气换热器中，所述出液管与所述中冷器连接
。
[0018]在上述应用在燃料电池系统上的氢气换热器中，所述进液管和出液管用于连接在电堆的冷却支路上
。
[0019]在上述应用在燃料电池系统上的氢气换热器中，还包括燃料电池控制器，所述引射氢气管路上安装有氢气温度传感器，所述燃料电池控制器根据氢气温度传感器采集的温度控制分流阀的角度
。
[0020]在上述应用在燃料电池系统上的氢气换热器中，所述第一换热腔和第二换热腔之间通过隔板分离，所述隔板上开设有交流通孔
。
[0021]在上述应用在燃料电池系统上的氢气换热器中，所述分流管位于所述主体的外部
。
[0022]与现有技术相比，本申请具有以下优点：
[0023]1.
在本申请中，我们将换热器设置在引射氢喷阀和旁通氢喷阀的后侧
。
这样，通过从储气罐内喷出的氢气直接进入引射氢喷阀和旁通氢喷阀，可以降低氢气的温度，增加阀体的可靠性
。
同时，引射氢喷阀与引射器之间通过换热器隔离，极大地减少了关机后湿气扩散在引射氢喷阀处冷凝形成结冰的可能性
。
这种优化方案使得温度较低的氢气能够有效地对引射氢喷阀和旁通氢喷阀进行冷却，从而提高系统的整体性能和寿命
。
[0024]2.
将换热器设置在引射氢喷阀后侧能够使换热器的冷侧和热侧的压力差较小，从而降低了换热器泄露的可能性
。
这样的布置进一步提高了系统的可靠性，并有效地解决了现有技术方案中换热器密封可靠性降低的问题
。
[0025]3.
通过角度控制分流阀，可以改变冷却液流入第一换热腔
、
第二换热腔与分流管之间的流量
。
当需要降低氢气温度时，可以增大分流管内的流量，同时减少流入第一换热腔和第二换热腔的冷却液流量，从而有效控制氢气进堆的温度，提高电堆性能和使用寿命
。
这种方法使得在燃料电池发动机运行过程中，能够灵活地调节冷却液的流量分配，实现对氢气温度的精确控制，从而优化系统的工作效率和稳定性
。
附图说明
[0026]图1是本专利技术中氢气换热器使用状态下的一种布局图；
[0027]图2是本专利技术中氢气换热器使用状态下且出液管接入中冷器后的一种布局图；
[0028]图3是本专利技术中氢气换热器中的内部结构示意图
。
[0029]图中，
[0030]100、
引射氢喷阀；
200、
旁通氢喷阀；
300、
引射器；
400、
电堆；
[0031]2、
主体；
21、
第一换热腔；
22、
第二换热腔；
23、
进液管；
24、
出液管；
25、
隔板；
251、
交流通孔；
[0032]3、
引射氢气管路；
[0033]4、
旁通氢气管路；
[0034]5、
分流管；
[0035]6、
分流阀；
[0036]7、
燃料电池控制器；
[0037]8、
氢气温度传感器；
[0038]9、
中冷器
。
具体实施方式
[0039]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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
。
[0040]如图1至图3所示，一种应用在燃料电池系统上的氢气换热器，所述氢气换热器用于安装在引射氢喷阀
100、
旁通氢喷阀
200
和引射器
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种应用在燃料电池系统上的氢气换热器，所述氢气换热器用于安装在引射氢喷阀
(100)、
旁通氢喷阀
(200)
和引射器
(300)
之间；氢气换热器包括：主体
(2)
，所述主体
(2)
具有第一换热腔
(21)、
第二换热腔
(22)、
与所述第一换热腔
(21)
相连的出液管
(24)、
与所述第二换热腔
(22)
连通的进液管
(23)
，所述第一换热腔
(21)
和第二换热器相连通；引射氢气管路
(3)
，所述引射氢气管路
(3)
至少部分的设置在所述第一换热腔
(21)
内，所述引射氢气管路
(3)
用于连接引射氢喷阀
(100)
和引射器
(300)
；旁通氢气管路
(4)
，所述旁通氢气管路
(4)
至少部分的设置在所述第二换热腔
(22)
内，所述旁通氢气管路
(4)
用于连接旁通氢喷阀
(200)
和电堆
(400)
入口；分流管
(5)
，所述分流管
(5)
一端连通出液管
(24)
，所述分流管
(5)
另一端连通进液管
(23)
；和分流阀
...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝彪，童涛，刘付洋，
申请(专利权)人：唐山锐唯新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：