System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind()
【技术实现步骤摘要】
本申请属于余热回收,具体涉及一种燃料电池余热利用系统及车辆。
技术介绍
1、质子交换膜燃料电池(pemfc)是一种通过电化学反应将燃料中的化学能转化成电能的装置。燃料电池在电化学反应过程中在阳极消耗氢气,在阴极消耗氧气并生成水,因此具备清洁、无污染的特点。目前pemfc的发电效率只有50%左右,化学反应中几乎一半的能量会以热的形式通过冷却系统耗散,这意味着pemfc有很大的热回收潜力。电堆电推冷却水所带走的热量占总耗散热量的90%以上,因此电推冷却水的余热利用有利于提升能量利用率。
2、现有技术中公开号为cn104879177a的专利技术专利提出了一种有机朗肯循环与热泵循环的耦合系统,该系统包括相互耦合的有机朗肯循环组件和热泵单元,并且有机朗肯循环组件与热泵循环组件共用一个蒸发器,并通过蒸发器进行耦合,工作时,循环工质与回收的低温余热流在蒸发器内进行热量交换后分为两部分气态工质,一部分气态工质进入膨胀机参与有机朗肯循环,另一部分气态工质进入压缩机参与热泵循环,膨胀机所做的功优先驱动与膨胀机同轴相连的压缩机,实现热泵循环高温热能的输出,剩余部分的功驱动发电机发电,从而实现热电并供。
3、以上专利中,热泵循环的循环工质与回收的低温余热流在蒸发器内进行热量交换,只有得到的一部分气态工质进入膨胀机参与有机朗肯循环,存在流量分配,有机朗肯循环的效率受所分配流体温度和流量的限制,导致余热利用率较低。
技术实现思路
1、为解决目前燃料电池余热利用系统,只有部分气态工质进入
2、在本申请的第一方面,提供.一种燃料电池余热利用系统,包括;
3、热泵循环组件,所述热泵循环组件包括第一换热器、第一工质泵和第一控制阀,所述第一换热器的第一出口端通过管路依次与所述第一工质泵和所述第一控制阀连接,并通过所述第一控制阀连接所述第一换热器的第一入口端,形成热泵循环回路;所述第一换热器用于通过热泵工质从电堆冷却水中吸收热量,所述第一工质泵用于对所述第一换热器中的热泵工质加压使其压力和温度提升;
4、发电组件,所述发电组件包括膨胀机单元和发电机,所述膨胀机单元用于利用所述热泵工质的内能做功;所述发电机与所述膨胀机单元连接,用于在所述膨胀机单元的驱动下发电以输出电能。
5、在一些可选的实施方式中,所述第一控制阀采用三通阀,所述第一控制阀包括第一阀口、第二阀口和第三阀口;所述第一阀口和所述第二阀口接入于所述热泵循环回路;
6、所述燃料电池余热利用系统还包括供暖组件,所述供暖组件包括暖风散热器;所述暖风散热器连通于所述第三阀口和所述第一工质泵,以使所述第一换热器的第一出口端依次通过管路与第一工质泵、所述暖风散热器和所述第一控制阀连通,并经所述第一控制阀的第一阀口连通所述第一换热器的第一入口端,形成供暖回路。
7、在一些可选的实施方式中,所述供暖组件还包括连通于所述供暖回路中的汽车加热器,所述汽车加热器分别与所述暖风散热器和所述第三阀口连接。
8、在一些可选的实施方式中,还包括控制器,所述控制器与所述第一工质泵、所述第一控制阀、所述汽车加热器和所述膨胀机单元电连接,所述控制器用于根据第一预设条件判断是否有预热利用需求:
9、若判定无余热利用需求,则根据第二预设条件判断是否有供暖需求,若判定有供暖需求,则控制第一工质泵和汽车加热器工作,第一控制阀的第一阀口和第三阀口导通;
10、若判定有预热利用需求,则根据第二预设条件判断是否有供暖需求:
11、若判定有供暖需求,则控制第一工质泵工作,所述第一控制阀的第一阀口和第三阀口导通,并进一步判断所述第一换热器从冷却电推水吸收的热量能否满足供暖需求,若判定不能满足供暖需求,则控制所述汽车加热器开始加热,若判定能够满足供暖需求,则控制关闭所述汽车加热器;
12、若判定无供暖需求,则控制所述第一工质泵和所述膨胀机单元工作,所述第一控制阀的第一阀口和第二阀口导通,以通过所述膨胀机单元做功而使所述发电机发电。
13、在一些可选的实施方式中,所述若判定有预热利用需求,且判定有供暖需求之后,所述控制器还用于判断是否有发电需求,若判定有发电需求时,所述第一阀口与所述第二阀口和所述第三阀口均导通,以同时导通所述热泵循环回路和所述供暖回路,通过控制所述第二阀口和所述第三阀口的开启角度控制进入所述热泵循环回路和所述供暖回路的热泵工质的流量。
14、在一些可选的实施方式中,所述膨胀机单元连通于所述热泵循环回路;和/或,所述热泵循环回路上连通有用于从所述热泵工质中吸收热量的第二换热器,所述膨胀机单元连通于所述第二换热器。
15、在一些可选的实施方式中,所述膨胀机单元包括第一膨胀机;所述的燃料电池余热利用还包括有机朗肯循环组件,所述有机朗肯循环组件包括所述第二换热器、所述第一膨胀机、第一冷凝器和所述发电机,所述第二换热器的第二入口端与所述第一工质泵连通,所述第二换热器的第二出口端与所述第一控制阀连通;所述第二换热器的第三出口端通过管路依次与所述第一膨胀机和所述第一冷凝器连接,并连接所述第二换热器的第三入口端,形成有机朗肯循环回路;所述发电机与所述第一膨胀机传动连接,所述第一膨胀机做功以驱动所述发电机发电。
16、在一些可选的实施方式中,所述膨胀机单元还包括设置于所述热泵循环回路的第二膨胀机,所述第二膨胀机位于所述第二换热器和所述第一控制阀之间,所述第二膨胀机与所述第一膨胀机同轴连接。
17、在一些可选的实施方式中,所述有机朗肯循环组件还包括设置于所述有机朗肯回路的第二工质泵,所述第二工质泵位于所述第二换热器的第三入口端和所述第一冷凝器之间,用于对经所述第一冷凝器冷却后的有机朗肯工质进行加压,以使其流入所述第二换热器继续吸热。
18、在本申请的第二方面,提供一种车辆,包括燃料电池和所述的燃料电池余热利用系统,所述燃料电池的电堆电推冷却水通过管路与所述第一换热器连接。
19、在一些可选的实施方式中,还包括第二控制阀,所述第二控制阀包括第四阀口、第五阀口和第六阀口,所述第四阀口和所述第六阀口分别连接电推冷却水,所述第五阀口与所述第一换热器的第四入口端连接,所述第一换热器的第四出口端与电推冷却水连接。
20、在一些可选的实施方式中,还包括温度传感器,所述温度传感器设置于电推冷却水中以监测电推冷却水的温度;当所述电推冷却水的温度低于余热利用的最低温度时,所述第四阀口和所述第六阀口连通;当所述电推冷却水的温度高于余热利用的最低温度时,所述第四阀口和所第五阀口连通,电推冷却水中的热量经所述第一换热器传递至所述热泵循环回路。
21、根据本申请一个或多个实施例提供的一种燃料电池余热利用系统,相较于现有技术具有以下
22、有益效果:
23、热泵循环回路的热泵工质本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种燃料电池余热利用系统,其特征在于,包括;
2.根据权利要求1所述的燃料电池余热利用系统,其特征在于,所述第一控制阀采用三通阀,所述第一控制阀包括第一阀口、第二阀口和第三阀口;所述第一阀口和所述第二阀口接入于所述热泵循环回路;
3.根据权利要求2所述的燃料电池余热利用系统,其特征在于,所述供暖组件还包括连通于所述供暖回路中的汽车加热器,所述汽车加热器分别与所述暖风散热器和所述第三阀口连接。
4.根据权利要求3所述的燃料电池余热利用系统,其特征在于,还包括控制器,所述控制器与所述第一工质泵、所述第一控制阀、所述汽车加热器和所述膨胀机单元电连接,所述控制器用于根据第一预设条件判断是否有预热利用需求:
5.根据权利要求4所述的燃料电池余热利用系统,其特征在于,所述若判定有预热利用需求,且判定有供暖需求之后,所述控制器还用于判断是否有发电需求,若判定有发电需求时,所述第一阀口与所述第二阀口和所述第三阀口均导通,以同时导通所述热泵循环回路和所述供暖回路,通过控制所述第二阀口和所述第三阀口的开启角度控制进入所述热泵循环回路和所述供暖回路的
6.根据权利要求1-5任一项所述的燃料电池余热利用系统,其特征在于,所述膨胀机单元连通于所述热泵循环回路;和/或,所述热泵循环回路上连通有用于从所述热泵工质中吸收热量的第二换热器,所述膨胀机单元连通于所述第二换热器。
7.根据权利要求6所述的燃料电池余热利用系统,其特征在于,所述膨胀机单元包括第一膨胀机;所述的燃料电池余热利用还包括有机朗肯循环组件,所述有机朗肯循环组件包括所述第二换热器、所述第一膨胀机、第一冷凝器和所述发电机,所述第二换热器的第二入口端与所述第一工质泵连通,所述第二换热器的第二出口端与所述第一控制阀连通;所述第二换热器的第三出口端通过管路依次与所述第一膨胀机和所述第一冷凝器连接,并连接所述第二换热器的第三入口端,形成有机朗肯循环回路;所述发电机与所述第一膨胀机传动连接,所述第一膨胀机做功以驱动所述发电机发电。
8.根据权利要求7所述的燃料电池余热利用系统,其特征在于,所述膨胀机单元还包括设置于所述热泵循环回路的第二膨胀机,所述第二膨胀机位于所述第二换热器和所述第一控制阀之间,所述第二膨胀机与所述第一膨胀机同轴连接。
9.根据权利要求8所述的燃料电池余热利用系统,其特征在于,所述有机朗肯循环组件还包括设置于所述有机朗肯回路的第二工质泵,所述第二工质泵位于所述第二换热器的第三入口端和所述第一冷凝器之间,用于对经所述第一冷凝器冷却后的有机朗肯工质进行加压,以使其流入所述第二换热器继续吸热。
10.一种车辆,其特征在于,包括燃料电池和权利要求1-9任一项所述的燃料电池余热利用系统,所述燃料电池的电堆电推冷却水通过管路与所述第一换热器连接。
11.根据权利要求10所述的车辆,其特征在于,还包括第二控制阀,所述第二控制阀为三通阀,所述第二控制阀包括第四阀口、第五阀口和第六阀口,所述第四阀口和所述第六阀口分别连接电推冷却水,所述第五阀口与所述第一换热器的第四入口端连接,所述第一换热器的第四出口端与电推冷却水连接。
12.根据权利要求11所述的车辆,其特征在于,还包括温度传感器,所述温度传感器设置于电推冷却水中以监测电推冷却水的温度;当所述电推冷却水的温度低于余热利用的最低温度时,所述第四阀口和所述第六阀口连通;当所述电推冷却水的温度高于余热利用的最低温度时,所述第四阀口和所第五阀口连通,电推冷却水中的热量经所述第一换热器传递至所述热泵循环回路。
...【技术特征摘要】
1.一种燃料电池余热利用系统,其特征在于,包括;
2.根据权利要求1所述的燃料电池余热利用系统,其特征在于,所述第一控制阀采用三通阀,所述第一控制阀包括第一阀口、第二阀口和第三阀口;所述第一阀口和所述第二阀口接入于所述热泵循环回路;
3.根据权利要求2所述的燃料电池余热利用系统,其特征在于,所述供暖组件还包括连通于所述供暖回路中的汽车加热器,所述汽车加热器分别与所述暖风散热器和所述第三阀口连接。
4.根据权利要求3所述的燃料电池余热利用系统,其特征在于,还包括控制器,所述控制器与所述第一工质泵、所述第一控制阀、所述汽车加热器和所述膨胀机单元电连接,所述控制器用于根据第一预设条件判断是否有预热利用需求:
5.根据权利要求4所述的燃料电池余热利用系统,其特征在于,所述若判定有预热利用需求,且判定有供暖需求之后,所述控制器还用于判断是否有发电需求,若判定有发电需求时,所述第一阀口与所述第二阀口和所述第三阀口均导通,以同时导通所述热泵循环回路和所述供暖回路,通过控制所述第二阀口和所述第三阀口的开启角度控制进入所述热泵循环回路和所述供暖回路的热泵工质的流量。
6.根据权利要求1-5任一项所述的燃料电池余热利用系统,其特征在于,所述膨胀机单元连通于所述热泵循环回路;和/或,所述热泵循环回路上连通有用于从所述热泵工质中吸收热量的第二换热器,所述膨胀机单元连通于所述第二换热器。
7.根据权利要求6所述的燃料电池余热利用系统,其特征在于,所述膨胀机单元包括第一膨胀机;所述的燃料电池余热利用还包括有机朗肯循环组件,所述有机朗肯循环组件包括所述第二换热器、所述第一膨胀机、第一冷凝器和所述发电机,所述第二换热器的第二入口端与所述第一工质泵连通,所述第二换热器的第二出口...
【专利技术属性】
技术研发人员:万旭,李波,李列凯,张剑,
申请(专利权)人:东风汽车集团股份有限公司,
类型:发明
国别省市:
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。