一种热交换装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种热交换装置

【技术实现步骤摘要】
一种热交换装置、燃料电池系统及电动车


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，特别的涉及一种热交换装置
、
燃料电池系统及电动车
。

技术介绍

[0002]氢燃料电池系统通过氢气和氧气间的催化反应直接产生电能，具有高效
、
环保特点
。
氢燃料电池系统主要包括：电堆单元
、
空气供气单元
、
氢气供气单元
、
热管理单元
、
控制单元和储氢单元
。
氢燃料电池储氢方式分为高压储氢
、
液态储氢和固态储氢，其中，固态储氢利用特殊合金放热吸收储存氢气，储氢压力可低至1‑
5MPa
，具有加氢压力低
、
储氢密度大
、
安全性高等特点
。
固态储氢瓶储存氢气，氢气从储氢合金里脱离释放出来时，合金需要通过瓶体不断的吸收外界的热量，一旦瓶身温度及周围环境温度降低，就会影响固态储氢瓶的放氢效率
。
为了保证固态储氢瓶能够持续吸收足够的热量，目前大多采用热电偶对固态储氢瓶的瓶体进行加热，或者采用电热丝加热后的热风对固态储氢瓶进行加热，二者均需要消耗额外的电能，大大降低了燃料电池的能效利用率
。

技术实现思路

[0003]针对上述现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是：如何提供一种能够改善固态储氢瓶的热交换效率的热交换装置
、
燃料电池系统及电动车/>。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种热交换装置，其特征在于，包括整体呈柱状的外框体，所述外框体的中部沿轴向设置有用于放置固态储氢瓶的容纳腔，所述外框体采用导热金属制成，且内部具有流经所述容纳腔外壁的换热流道，所述换热流道的两端向外穿出所述外框体，并形成有进口和出口；所述容纳腔的内径与待放置固态储氢瓶的外径相匹配，使所述外框体与放置在所述容纳腔内的固态储氢瓶相互贴合
。
[0005]使用时，将固态储氢瓶放置在容纳腔内，加氢操作时，将进口和出口分别连接循环的低温流体，低温流体流入换热流道后，通过外框体和固态储氢瓶之间接触在二者之间形成热交换，让固态储氢瓶始终处于低温环境下，以便更高效地加氢
。
放氢操作时，将进口和出口串接在水冷燃料电池的电堆和散热器之间循环水上，将完成电堆散热后升温的热水流过换热流道，通过外框体和固态储氢瓶之间接触在二者之间形成热交换，让固态储氢瓶始终处于高温环境下，一方面能够保证固态储氢瓶的放氢效率，另一方面还可以加速循环水的冷却，从而可以降低后端散热器的功率，减小额外电量的消耗，提高燃料电池的能效利用率
。
[0006]进一步的，所述换热流道绕所述容纳腔的周向呈螺旋环绕设置
。
[0007]这样，就可以在有限的空间内尽量长地设置换热流道，以便于换热流道内的流体与外框体之间具有更充分的换热，最终提高换热效率
。
[0008]进一步的，所述换热流道包括沿所述外框体的轴向设置的主流道，所述主流道沿
所述容纳腔的周向均布设置有多个，多个所述主流道呈蛇形依次连接形成所述换热流道
。
[0009]这样，就可以在有限的空间内尽量长地设置换热流道，以便于换热流道内的流体与外框体之间具有更充分的换热，最终提高换热效率
。
[0010]进一步的，所述外框体包括围绕圆周方向绕制的换热管，所述换热管的内孔为所述换热流道，且中部围绕的空间形成所述容纳腔
。
[0011]这样，就可以通过换热管的绕制方向来控制换热流道的流向，从而降低换热流道的加工难度，降低生产成本
。
[0012]进一步的，所述外框体整体呈圆筒状，且具有沿轴向贯通设置的收缩槽，所述收缩槽与所述容纳腔沿径向贯通相连；所述收缩槽位于所述换热流道两端所在的主流道之间；所述容纳腔的内径与待放置固态储氢瓶的外径相匹配，使所述外框体与放置在所述容纳腔内的固态储氢瓶形成过盈配合
。
[0013]由于主流道之间呈蛇形依次连接，换热流道两端所在的主流道之间就不会形成连接，将收缩槽设置在两个不相互连接的主流道之间，就可以在外框体上形成缺口
。
同时，外框体与固态储氢瓶之间过盈配合，在将固态储氢瓶放置到容纳腔的时候，收缩槽可以在固态储氢瓶的挤压下稍稍扩大，并利用自身的弹性让外框体和固态储氢瓶形成良好的接触，以便更加地进行热交换
。
[0014]进一步的，所述收缩槽沿所述外框体的径向设置有两个，并将所述外框体分割为两个半框体，每个所述半框体内均设置有一组所述换热流道，两个所述半框体之间连接有可拆卸的扣件
。
[0015]这样，通过可拆卸的扣件就可以将两个半框体拆开，从而方便取放固态储氢瓶
。
[0016]一种燃料电池系统，其特征在于，包括固态储氢瓶
、
水冷式氢燃料电堆
、
散热器
、
水泵和如上所述的热交换装置，所述固态储氢瓶放置在所述热交换装置的容纳腔内；所述水冷式氢燃料电堆的出水口通过管道连接所述热交换装置的进口，所述热交换装置的出口通过管道连接至所述散热器的进水口，所述散热器的出水口通过管道连接至所述水泵的进水口，所述水泵的进水口连接至所述水冷式氢燃料电堆的进水口；所述固态储氢瓶的放氢口连接至所述水冷式氢燃料电堆的氢气进气口
。
[0017]工作时，水泵将冷却水泵入水冷式氢燃料电堆内，电堆工作产生热量通过热交换将温度较低的冷却水加热，加热后的冷却水进入热交换装置内，通过外框架与固态储氢瓶的接触，对固态储氢瓶进行加热，促进氢气的持续释放
。
在此过程中，高温冷却水进行第一次降温，降温后的冷却水进入散热器后进行第二次降温，由于第一次降温大大降低了冷却水所含热量，使得二次散热的功率需求降低，从而可以配置功率较小的散热器，降低燃料电池系统自身的电量消耗，提升能效利用率
。
[0018]进一步的，所述散热器的出水口通过三通连接有膨胀水箱
。
[0019]进一步的，所述水冷式氢燃料电堆的空气进气口通过管道连接有鼓风机，所述鼓风机的进气口安装有空气过滤器
。
[0020]一种电动车，其特征在于，包括如上所述的燃料电池系统
。
[0021]综上所述，本专利技术的热交换装置
、
燃料电池系统及电动车均具有能够改善固态储氢瓶的充
、
放氢能力，减小燃料电池系统寄生功耗等优点
。
附图说明
[0022]图1为实施例1中燃料电池系统的结构示意图
。
[0023]图2为实施例1中外框体的结构示意图
。
[0024]图3为实施例2中外框体的结构示意图
。
[0025]图4为图3中换热流道的结构示意图
。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种热交换装置，其特征在于，包括整体呈柱状的外框体（
11
），所述外框体（
11
）的中部沿轴向设置有用于放置固态储氢瓶的容纳腔（
12
），所述外框体（
11
）采用导热金属制成，且内部具有流经所述容纳腔（
12
）外壁的换热流道（
13
），所述换热流道（
13
）的两端向外穿出所述外框体（
11
），并形成有进口（
15
）和出口（
16
）；所述容纳腔（
12
）的内径与待放置固态储氢瓶的外径相匹配，使所述外框体（
11
）与放置在所述容纳腔（
12
）内的固态储氢瓶相互贴合
。2.
如权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，所述换热流道（
13
）绕所述容纳腔（
12
）的周向呈螺旋环绕设置
。3.
如权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，所述换热流道（
13
）包括沿所述外框体（
11
）的轴向设置的主流道，所述主流道沿所述容纳腔（
12
）的周向均布设置有多个，多个所述主流道呈蛇形依次连接形成所述换热流道（
13
）
。4.
如权利要求2或3所述的热交换装置，其特征在于，所述外框体（
11
）包括围绕圆周方向绕制的换热管，所述换热管的内孔为所述换热流道（
13
），且中部围绕的空间形成所述容纳腔（
12
）
。5.
如权利要求3所述的热交换装置，其特征在于，所述外框体（
11
）整体呈圆筒状，且具有沿轴向贯通设置的收缩槽（
17
），所述收缩槽（
17...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭祥，李进，袁洪根，王元林，聂海云，
申请(专利权)人：重庆宗申氢能源动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：