【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池，尤其涉及一种燃料电池用氢空换热装置及燃料电池发动机。
技术介绍
1、氢燃料电池是一种将化学能转换为电能的装置，其工作原理为氢气和氧气分别在两个半电极内发生反应生成水，并产生电能，具有能量转换效率高、清洁无污染、噪音低、易于低温启动等优点，是用在未来新能源汽车上最具前景的能源转换装置，因此受到了广泛的关注。
2、为了确保电堆工作时的最佳功率输出，对燃料电池发动机进行热管理，控制电堆工作温度在80℃左右十分关键。除了对电堆工作时的产热进行冷却之外，对进入电堆的反应气体进行温度控制也十分重要。在氢气供给系统中，整车气瓶中的高压氢气经减压后，其入堆前的温度远低于电堆的正常工作温度，直接进堆会破坏电堆水平衡，同时低温氢气与循环回路的湿氢气充分混合后会使水蒸气冷凝，极易造成供氢管路堵塞，影响燃料电池正常工作。因此，现有氢气供给系统中对氢气进行预热升温，是保证燃料电池发动机正常运行的关键。
3、现有氢气换热案主要分为两种，第一种为当前普遍采用的冷却液循环控制氢气温度方案，其热量主要来源于加热器的电能消耗。然而，该方法进一步增加了燃料电池发动机零部件的寄生功率，且无法实现空气路废热的有效利用，控制成本较高。其次，压缩后的高温空气仅依靠循环水通过中冷器冷却散热，使得整车散热风扇负担较大。第二种方法采用一体化螺旋管换热装置，参见中国专利cn114824359a，利用高温空气作为热源对低温氢气进行换热，氢气螺旋管嵌入空气管路内部进行传热。然而，一旦氢气泄漏进入空气管路，无法实现氢气泄漏量的及时检测，导致
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种燃料电池用氢空换热装置及燃料电池发动机，用以解决现有技术无法有效利用燃料电池发动机废热精准控制氢气温度的问题。
2、一方面，本专利技术实施例提供了一种燃料电池用氢空换热装置，包括上下设置的氢气换热腔、空气换热腔，设于氢气换热腔、空气换热腔之间的隔板、加热介质膨胀腔，设于空气换热腔外的空气管路；
3、氢气换热腔的一侧设有氢气入口、氢气入口温度传感器，另一侧设有氢气出口、氢气出口温度传感器；
4、空气换热腔的一侧设有电磁三通阀、空气入口，另一侧设有空气出口；电磁三通阀的输入端接空气入口，输出端一接空气换热腔，输出端二经空气管路接空气出口；
5、氢气换热腔、空气换热腔之间通过隔板完全隔开；加热介质膨胀腔贯穿氢气换热腔、隔板、空气换热腔三者后设于氢气换热腔、空气换热腔的中心位置，其内设有受热发生气化、预冷发生液化的加热介质，其腔壁为导热材料制备而成。
6、上述技术方案的有益效果如下：提供了一种燃料电池发动机专用的氢空换热装置。在燃料电池运行过程中，对燃料电池发动机的供气路冷热气源进行互补传热，精确控制氢气温度，以实现燃料电池发动机的空气路废热利用，降低氢气温度控制成本及保证供气系统安全性，减小燃料电池发动机的零部件寄生功率。通过设置隔板，避免了氢气泄漏直接进入空气管路，实现氢空气换热的同时提高了安全性。实现了氢气温度的精确控制，提高了燃料电池系统的集成度。
7、基于上述装置的进一步改进，该燃料电池用氢空换热装置还包括分别设置于氢气换热腔、空气换热腔内的翅片；其中，
8、所述翅片集成于加热介质膨胀腔的外壁上，其为导热材料制备而成，用于传递空气换热腔内的热量至氢气换热腔。
9、进一步，氢气换热腔、空气换热腔内均匀布设有多个翅片，且每一翅片的翅面与布设位置的气流方向垂直或平行。
10、进一步，该燃料电池用氢空换热装置还包括吸液芯；其中，
11、吸液芯布设于加热介质膨胀腔的内壁上，用于吸收预冷发生液化的加热介质，将其传输至空气换热腔下端。
12、进一步，该燃料电池用氢空换热装置还包括氢浓度传感器；其中，
13、氢浓度传感器设置于氢气换热腔的外部环境中，用于监测氢气换热腔泄露至大气中的氢气浓度。
14、进一步，该燃料电池用氢空换热装置还包括控制器；其中，
15、控制器，用于定时获取氢气入口温度传感器数据，并根据氢气入口温度传感器数据调控电磁三通阀的开度，以使氢气出口温度传感器数据始终维持在目标入堆温度处；
16、控制器的输入端分别接氢气入口温度传感器、氢气出口温度传感器的输出端，其输出端接电磁三通阀的控制端。
17、进一步，控制器执行如下程序：
18、s1.接收到启动指令后，定时获取氢气入口温度传感器数据；
19、s2.识别氢气入口温度传感器数据是否大于等于预设温度t1，如果是，控制电磁三通阀的开度为100％，以使空气全部流经空气管路而不对加热介质进行加热；否则，执行下一步；
20、s3.控制电磁三通阀开度为0，使空气全部流经空气换热腔与氢气换热腔的氢气换热；
21、s4.识别氢气出口温度传感器数据大于等于预设温度t1时，增加电磁三通阀的开度，以使部分空气流经空气管路控制换热量，使得氢气出口温度传感器(6)数据始终维持在目标入堆温度处。
22、进一步，氢气换热腔、空气换热腔内均设有蛇形通道，以增加空气、氢气位于各自腔体内的流动路径。
23、进一步，加热介质膨胀腔和翅片均采用导热金属或石墨金属制备而成。
24、另一方面，本专利技术实施例还提供了一种燃料电池发动机，包括上述燃料电池用氢空换热装置，以及氢气源、氢气循环装置、空压机和电堆；其中，
25、电堆的氢气入口分别接燃料电池用氢空换热装置的氢气出口、氢气循环装置的输出端，其氢气尾气出口接氢气循环装置的输入端，其空气入口经燃料电池用氢空换热装置的空气出口-空气入口后接空压机的输出端；
26、燃料电池用氢空换热装置的氢气入口接氢气源的输出端，其氢气出口与氢气循环装置的输出端并连后与电堆相通。
27、提供
技术实现思路
部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。
技术实现思路
部分无意标识本专利技术的重要特征或必要特征，也无意限制本专利技术的范围。
【技术保护点】
1.一种燃料电池用氢空换热装置，其特征在于，包括上下设置的氢气换热腔(3)、空气换热腔(8)，设于氢气换热腔(3)、空气换热腔(8)之间的隔板(9)、加热介质膨胀腔(10)，设于空气换热腔(8)外的空气管路(14)；
2.根据权利要求1所述的燃料电池用氢空换热装置，其特征在于，还包括分别设置于氢气换热腔(3)、空气换热腔(8)内的翅片(5)；其中，
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池用氢空换热装置，其特征在于，氢气换热腔(3)、空气换热腔(8)内均匀布设有多个翅片(5)，且每一翅片(5)的翅面与布设位置的气流方向垂直或平行。
4.根据权利要求3所述的燃料电池用氢空换热装置，其特征在于，还包括吸液芯(4)；其中，
5.根据权利要求1、2、4任一项所述的燃料电池用氢空换热装置，其特征在于，还包括氢浓度传感器；其中，
6.根据权利要求5所述的燃料电池用氢空换热装置，其特征在于，还包括控制器；其中，
7.根据权利要求6所述的燃料电池用氢空换热装置，其特征在于，控制器执行如下程序：
8.根据权利要求7所述
9.根据权利要求8所述的燃料电池用氢空换热装置，其特征在于，加热介质膨胀腔(10)和翅片(5)均采用导热金属或石墨金属制备而成。
10.一种燃料电池发动机，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的燃料电池用氢空换热装置，以及氢气源、氢气循环装置、空压机和电堆；其中，
...【技术特征摘要】
1.一种燃料电池用氢空换热装置，其特征在于，包括上下设置的氢气换热腔(3)、空气换热腔(8)，设于氢气换热腔(3)、空气换热腔(8)之间的隔板(9)、加热介质膨胀腔(10)，设于空气换热腔(8)外的空气管路(14)；
2.根据权利要求1所述的燃料电池用氢空换热装置，其特征在于，还包括分别设置于氢气换热腔(3)、空气换热腔(8)内的翅片(5)；其中，
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池用氢空换热装置，其特征在于，氢气换热腔(3)、空气换热腔(8)内均匀布设有多个翅片(5)，且每一翅片(5)的翅面与布设位置的气流方向垂直或平行。
4.根据权利要求3所述的燃料电池用氢空换热装置，其特征在于，还包括吸液芯(4)；其中，
5.根据权利要求1、2、4任一项所述的燃...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄崎瑞，高云庆，卢明哲，王波，汪龙飞，方川，
申请(专利权)人：北京亿华通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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