【技术实现步骤摘要】
本技术涉及燃料电池领域，特别涉及一种干湿氢气同步加热的集成装置及燃料电池系统。
技术介绍
1、目前，随着氢能与燃料电池技术的发展，质子交换膜燃料电池系统被越来越多地用于车载动力系统。在燃料电池系统的批量装车使用过程中，燃料电池系统在运行时，空气经空气压缩机压缩后，压力和温度升高，通常需要用中冷器使空气降温；而储氢系统中的常温氢气在进入燃料电池电堆阳极工作时，通常由于其温度相对于电堆温度过低而导致堆内水蒸气冷凝，导致堆内积水，部分单电池水淹，因此通常需要将储氢系统供给的常温氢气进行加热，现有的氢气加热方案是通过引一路冷却水使氢气升温；但这种方案存在很多问题，一方面是增加了冷却水管路，造成系统体积偏大，降低了系统的体积和质量功率密度，另一方面是造成水泵的能耗增加，造成系统效率较低。
技术实现思路
1、本技术要解决的技术问题是为了克服现有技术的燃料电池的氢气加热结构复杂、能耗大的缺陷，提供一种干湿氢气同步加热的集成装置及燃料电池系统。
2、本技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
3、本技术提供一种干湿氢气同步加热的集成装置，其特点在于，其包括有箱体、第一导热件和第二导热件，所述箱体内设置有相互隔绝的空气热流道、干氢气冷流道及湿氢气冷流道，所述干氢气冷流道及所述湿氢气冷流道对称设置于所述空气热流道的两侧，所述第一导热件的两端分别设置于所述空气热流道内和所述干氢气冷流道内，所述第二导热件的两端分别设置于所述空气热流道内和所述湿氢气冷流道内，所述空气热流道的温度高
4、在本方案中，通过空气热流道输入高温空气同时加热干氢气冷流道及湿氢气冷流道，加热效率高，结构简单。将此干湿氢气同步加热的集成装置运用在燃料电池系统中，空气压缩机压缩后的高压高温的空气流入空气热流道，其热量被两侧的干氢气冷流道和湿氢气冷流道的氢气吸收，加热效率高，空气温度降低。一方面，为电堆提供了温度较高的氢气，降低温度的空气经中冷器作用流入电堆的阴极，为电堆提供了适宜温度的空气，中冷器的工作效率可以较低，因此减小中冷器的体积。再者，由于不使用冷却水管路升温氢气，降低水泵流量和扬程的损失，并缓解燃料电池系统的散热压力。最后，电堆反应前后的干湿氢气均被加热，温度升高，可减少电堆内部前几节单电池的水汽凝结现象，避免电堆水淹，提高电堆寿命与可靠性。
5、优选地，所述干湿氢气同步加热的集成装置还包括有第一隔板和第二隔板，所述第一隔板设置于所述空气热流道与所述干氢气冷流道之间，所述第二隔板设置于所述空气热流道与所述湿氢气冷流道之间；
6、所述第一导热件穿设于所述第一隔板以使所述第一导热件的一端位于所述空气热流道，另一端位于所述干氢气冷流道，所述第二导热件穿设于所述第二隔板以使所述第二导热件的一端位于所述空气热流道，另一端位于所述湿氢气冷流道。
7、在本方案中，第一隔板和第二隔板的设置，有利于第一导热件和第二导热件的定位，使第一导热件和第二导热件的一端均位于空气热流道内吸收高温空气中的热量，再分别经第一导热件和第二导热件向各自的另一端导热到干氢气冷流道和湿氢气冷流道，以实现对氢气的加热。
8、优选地，所述第一隔板和所述第二隔板的形状均为l型，所述第一隔板的l型内侧位于所述干氢气冷流道，所述第二隔板的l型内侧位于所述湿氢气冷流道内，所述第一隔板、所述第二隔板的l型的部分外侧均位于所述空气热流道内。
9、在本方案中，第一隔板和第二隔板的形状均为l型，结构简单，定位效果好，安装稳定。
10、优选地，所述第一导热件的形状为l型，所述第一导热件与所述第一隔板的方向一致，所述第一导热件的一端连接于所述第一隔板的内侧，所述第一导热件的另一端连接于所述第一隔板的外侧；
11、所述第二导热件的形状为l型，所述第二导热件与所述第二隔板的方向一致，所述第二导热件的一端连接于所述第二隔板的内侧，所述第二导热件的另一端连接于所述第二隔板的外侧。
12、在本方案中，第一导热件和第一隔板、第二导热件与第二隔板的形状均为l形，且设置方向分别一致，能够使第一导热件和第二导热件的定位效果好，连接的稳定性好，从而更好地实现导热效果，使干氢气冷流道、湿氢气冷流道中的氢气加热效果好。
13、优选地，所述湿氢气冷流道内间隔设有若干挡板，所述湿氢气冷流道内设置有相对的第一内壁面和第二内壁面，若干所述挡板沿气流方向依次间隔设置在所述第一内壁面和所述第二内壁面上，以使所述湿氢气冷流道的内部形成s型结构。
14、在本方案中，若干挡板设置成s型，使湿氢气能够沿着s型的流道流动，极大地减缓了湿氢气的流速，以使湿氢气能够吸收较多的热量，达到所需的温度，从而为电堆提供所需温度的氢气。
15、优选地，所述空气热流道的第一进口设置在第一端，所述第一端设置在所述空气热流道上靠近所述第一导热件进入所述干氢气冷流道的一端；
16、和/或，所述第一端设置在所述空气热流道上靠近所述第二导热件进入所述湿氢气冷流道的一端。
17、在本方案中，空气热流道的第一进口靠近第一导热件进入干氢气冷流道的位置，使第一导热件能够更快地吸收高温空气中的热量，加热速度快，效率高。空气流道的第一进口靠近第二导热件进入湿氢气冷流道的位置，使第二导热件能够更快地吸收高温空气中的热量，加热速度快，效率高。
18、优选地，所述空气热流道的第一进口处设有温压检测件，所述温压检测件用于检测所述空气热流道的所述第一进口处的空气的温度和压力，所述干氢气冷流道的第二出口、所述湿氢气冷流道的第三出口处均设有温度检测件，所述温度检测件用于检测所述干氢气冷流道的所述第二出口、所述湿氢气冷流道的所述第三出口处的氢气的温度。
19、在本方案中，温压检测件用于检测空气热流道的第一进口处的空气的温度和压力，干氢气冷流道的第二出口、湿氢气冷流道的第三出口处均设有温度检测件用于检测各自位置的氢气的温度，便于通过控制好空气热流道的第一进口空气的温度，以使干氢气冷流道、湿氢气冷流道的氢气能够达到所需的温度供给电堆。
20、本技术还提供一种燃料电池系统，其特点在于，所述燃料电池系统包括如上所述的干湿氢气同步加热的集成装置。
21、在本方案中，将此干湿氢气同步加热的集成装置运用在燃料电池系统中，空气压缩机压缩后的高压高温的空气流入空气热流道，其热量被两侧的干氢气冷流道和湿氢气冷流道的氢气吸收，加热效率高，空气温度降低。一方面，为电堆提供了温度较高的氢气，降低温度的空气经中冷器作用流入电堆的阴极，为电堆提供了适宜温度的空气，中冷器的工作效率可以较低，因此减小中冷器的体积。再者，由于不使用冷却水管路升温氢气，降低水泵流量和扬程的损失，并缓解燃料电池系统的散热压力。最后，电堆反应前后的干湿氢气均被加热，温度升高，可减少电堆内部前几节单电池的水汽凝结现象，避免电堆水淹，提高电堆寿命与可靠性。
22、优选地，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种干湿氢气同步加热的集成装置，其特征在于：其包括有箱体、第一导热件和第二导热件，所述箱体内设置有相互隔绝的空气热流道、干氢气冷流道及湿氢气冷流道，所述干氢气冷流道及所述湿氢气冷流道对称设置于所述空气热流道的两侧，所述第一导热件的两端分别设置于所述空气热流道内和所述干氢气冷流道内，所述第二导热件的两端分别设置于所述空气热流道内和所述湿氢气冷流道内，所述空气热流道的温度高于所述干氢气冷流道及所述湿氢气冷流道的温度。
2.如权利要求1所述的干湿氢气同步加热的集成装置，其特征在于：所述干湿氢气同步加热的集成装置还包括有第一隔板和第二隔板，所述第一隔板设置于所述空气热流道与所述干氢气冷流道之间，所述第二隔板设置于所述空气热流道与所述湿氢气冷流道之间；
3.如权利要求2所述的干湿氢气同步加热的集成装置，其特征在于：所述第一隔板和所述第二隔板的形状均为L型，所述第一隔板的L型内侧位于所述干氢气冷流道，所述第二隔板的L型内侧位于所述湿氢气冷流道内，所述第一隔板、所述第二隔板的L型的部分外侧均位于所述空气热流道内。
4.如权利要求3所述的干湿氢气同步加热的
5.如权利要求1所述的干湿氢气同步加热的集成装置，其特征在于：所述湿氢气冷流道内间隔设有若干挡板，所述湿氢气冷流道内设置有相对的第一内壁面和第二内壁面，若干所述挡板沿气流方向依次间隔设置在所述第一内壁面和所述第二内壁面上，以使所述湿氢气冷流道的内部形成S型结构。
6.如权利要求1所述的干湿氢气同步加热的集成装置，其特征在于：所述空气热流道的第一进口设置在第一端，所述第一端设置在所述空气热流道上靠近所述第一导热件进入所述干氢气冷流道的一端；
7.如权利要求1所述的干湿氢气同步加热的集成装置，其特征在于：所述空气热流道的第一进口处设有温压检测件，所述温压检测件用于检测所述空气热流道的所述第一进口处的空气的温度和压力，所述干氢气冷流道的第二出口、所述湿氢气冷流道的第三出口处均设有温度检测件，所述温度检测件用于检测所述干氢气冷流道的所述第二出口、所述湿氢气冷流道的所述第三出口处的氢气的温度。
8.一种燃料电池系统，其特征在于：所述燃料电池系统包括如权利要求1-7中任意一项所述的干湿氢气同步加热的集成装置。
9.如权利要求8所述的燃料电池系统，其特征在于：所述燃料电池系统还包括温压处理装置和电堆，所述温压处理装置的出口分别与所述空气热流道的第一进口及所述电堆的阴极进口相连通，所述空气热流道的第一出口与所述温压处理装置的进口及所述电堆的阴极进口相连通。
10.如权利要求9所述的燃料电池系统，其特征在于：所述湿氢气冷流道的第三出口、所述干氢气冷流道的第二出口均与所述电堆的阳极进口相连通，所述电堆的阳极出口与所述湿氢气冷流道的第三进口相连通。
...【技术特征摘要】
1.一种干湿氢气同步加热的集成装置，其特征在于：其包括有箱体、第一导热件和第二导热件，所述箱体内设置有相互隔绝的空气热流道、干氢气冷流道及湿氢气冷流道，所述干氢气冷流道及所述湿氢气冷流道对称设置于所述空气热流道的两侧，所述第一导热件的两端分别设置于所述空气热流道内和所述干氢气冷流道内，所述第二导热件的两端分别设置于所述空气热流道内和所述湿氢气冷流道内，所述空气热流道的温度高于所述干氢气冷流道及所述湿氢气冷流道的温度。
2.如权利要求1所述的干湿氢气同步加热的集成装置，其特征在于：所述干湿氢气同步加热的集成装置还包括有第一隔板和第二隔板，所述第一隔板设置于所述空气热流道与所述干氢气冷流道之间，所述第二隔板设置于所述空气热流道与所述湿氢气冷流道之间；
3.如权利要求2所述的干湿氢气同步加热的集成装置，其特征在于：所述第一隔板和所述第二隔板的形状均为l型，所述第一隔板的l型内侧位于所述干氢气冷流道，所述第二隔板的l型内侧位于所述湿氢气冷流道内，所述第一隔板、所述第二隔板的l型的部分外侧均位于所述空气热流道内。
4.如权利要求3所述的干湿氢气同步加热的集成装置，其特征在于：所述第一导热件的形状为l型，所述第一导热件与所述第一隔板的方向一致，所述第一导热件的一端连接于所述第一隔板的内侧，所述第一导热件的另一端连接于所述第一隔板的外侧；
5.如权利要求1所述的干湿氢气同步加热的集成装置，其特征在于：所述湿氢气冷流道内间隔设有若干挡板，所述湿氢气...
【专利技术属性】
技术研发人员：张海龙，张洋，罗欣，郭彪，
申请(专利权)人：上海清能合睿兹新能源科技有限公司，
类型：新型
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