一种燃料电池系统与一种新能源车辆
阅读：578发布：2020-05-11
专利汇可以提供一种燃料电池系统与一种新能源车辆专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种 燃料 电池 系统，包括电堆、空压机和温差发电装置，电堆的 冷却液 出口通过高温热源管路依次连接于空压机和温差发电装置的热端，电堆的冷却液进口通过低温热源管路与温差发电装置的冷端连接。本方案可以利用空压机在运行时产生的高温余热来进行回收发电，解决了 能源 浪费的问题。本实用新型还公开了一种包括上述 燃料电池 系统的新能源车辆。，下面是一种燃料电池系统与一种新能源车辆专利的具体信息内容。
1.一种燃料电池系统，包括电堆(1)和空压机(2)，其特征在于，还包括温差发电装置(3)，所述电堆(1)的冷却液出口通过高温热源管路(51)依次连接于所述空压机(2)和所述温差发电装置(3)的热端，所述电堆(1)的冷却液进口通过低温热源管路(52)与所述温差发电装置(3)的冷端连接。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述低温热源管路(52)的一侧设置有散热风扇(5)。
3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述温差发电装置(3)连接有蓄电池(4)。
4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，所述电堆(1)的氢气出口管路(22)连接有气水分离器(8)，所述气水分离器(8)的出水口连接有水蒸发器(11)，所述蓄电池(4)为所述水蒸发器(11)供电。
5.根据权利要求4所述的燃料电池系统，其特征在于，所述电堆(1)的空气出口管路(42)与所述水蒸发器(11)连接，所述水蒸发器(11)的侧壁设置有透气孔。
6.根据权利要求4所述的燃料电池系统，其特征在于，所述水蒸发器(11)的侧壁开设有溢流口(10)，所述水蒸发器(11)内部设置有水位传感器(9)。
7.一种新能源车辆，其特征在于，包括如权利要求1至6中任一项所述的燃料电池系统。
一种燃料电池系统与一种新能源车辆
技术领域
[0001] 本实用新型涉及新能源车辆技术领域，尤其涉及一种燃料电池系统与一种新能源车辆。
背景技术
[0003] 燃料电池的正常运行需要利用空压机将空气进行压缩，空压机在高速运转时产生的高温余热没有得到有效回收利用，造成了极大的能源浪费。另外，燃料电池车辆中的尾排水一般以液态形式排出，在冬季可能使路面结冰，造成交通安全问题。实用新型内容
[0004] 有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种燃料电池系统，该系统利用空压机在运行时产生的高温余热来进行发电，用于解决能源浪费的问题。本实用新型的另一个目的是提供一种包括上述燃料电池系统的新能源车辆。
[0005] 为了达到上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：
[0006] 一种燃料电池系统，包括电堆、空压机和温差发电装置，所述电堆的冷却液出口通过高温热源管路依次连接于所述空压机和所述温差发电装置的热端，所述电堆的冷却液进口通过低温热源管路与所述温差发电装置的冷端连接。
[0010] 优选地，所述电堆的空气出口管路与所述水蒸发器连接，所述水蒸发器的侧壁设置有透气孔。
[0012] 本实用新型的工作原理如下：
[0013] 由于从电堆的冷却液出口出来的冷却液温度相较于进入电堆的冷却液温度较高，因此，本方案令电堆出来的冷却液作为温差发电装置热端的温度来源，即高温热源。电堆出来的冷却液又流经空压机，空压机产生的余热通过冷却液带走，此时冷却液由于吸收了空压机的余热而使得其温度进一步升高，并供温差发电装置热端使用。温差发电装置的冷端与电堆的冷却液进口相连并用该冷却液作为冷端的低温热源。温差发电装置利用高温热源和低温热源之间的温差进行发电，从而实现了将空压机的高温余热进行回收发电、再次利用。
[0014] 本实用新型具有以下有益效果：
[0015] 1)本方案可以利用空压机在运行时产生的高温余热来进行回收发电，解决了能源浪费的问题；
[0016] 2)本方案还可以进一步利用空压机余热回收发电的电能来给水蒸发器供电，气化电堆排出的水，气化后的水可以解决冬季结冰造成的道路安全问题，另一方面，通过气化后的水蒸气与扬尘结合，可以达到抑尘的功效，更加环保。
[0018] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019] 图1为本实用新型具体实施例中的燃料电池系统的布置示意图。
[0020] 图1中：
[0021] 1-电堆、2-空压机、3-温差发电装置、4-蓄电池、5-散热风扇、6-控制器、7-循环水泵、8-气水分离器、9-水位传感器、10-溢流口、11-水蒸发器、21-氢气进口管路、22-氢气出口管路、31-冷却液进口管路、32-冷却液出口管路、41-空气进口管路、42-空气出口管路、51-高温热源管路、52-低温热源管路。
具体实施方式
[0022] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0023] 请参照图1，图1为本实用新型具体实施例中的燃料电池系统的布置示意图。
[0024] 本实用新型提供了一种利用空压机高温余热进行温差发电的燃料电池系统，包括电堆1、空压机2和温差发电装置3，电堆1的冷却液出口通过高温热源管路51依次连接于空压机2和温差发电装置3的热端，电堆1的冷却液进口通过低温热源管路52与温差发电装置3的冷端连接。另外，该燃料电池系统还包括循环水泵7、氢气进口管路21、氢气出口管路22、冷却液进口管路31、冷却液出口管路32、空气进口管路41和空气出口管路42。
[0025] 本实用新型的工作原理如下：
[0026] 由于从电堆1的冷却液出口出来的冷却液温度相较于进入电堆1的冷却液温度较高，因此，本方案令电堆1出来的冷却液作为温差发电装置3热端的温度来源，即高温热源。电堆1出来的冷却液又通过高温热源管路51流经空压机2，空压机2产生的余热通过冷却液带走，此时冷却液由于吸收了空压机2的余热而使得其温度进一步升高，升温后的冷却液再经高温热源管路51输送至温差发电装置3的热端，并供温差发电装置3热端使用。温差发电装置3的冷端与电堆1的冷却液进口相连并用该冷却液作为冷端的低温热源。温差发电装置
3利用高温热源和低温热源之间的温差进行发电，从而实现了将空压机2的高温余热进行回收发电、再次利用。
3利用高温热源和低温热源之间的温差进行发电，从而实现了将空压机2的高温余热进行回收发电、再次利用。
[0027] 由于空压机2高速运转时产生大量的热，本实用新型利用空压机2余热来加热冷却水，加热后的冷却水作为温差发电装置3的热端，其温度可达110℃，而进入燃料电池电堆的冷却水温度一般在30℃左右，冷热端温差可达80℃左右，可产生充足的电量。
[0028] 优选地，低温热源管路52的一侧设置有散热风扇5。散热风扇5主要目的是加速降低燃料电池电堆1进口冷却液的温度，进一步增大温差发电装置3的热端和冷端的温差，温差越大，产生的电能越大。另外，由于低温热源管路52可以直接从电堆1的冷却液进口处取液，也可以在冷却液进口管路31上设置分支管路来取液，当低温热源管路52连通于冷却液进口管路31时，本方案中还可以将散热风扇5设置在冷却液进口管路31的一侧，并处于冷却液进口管路31的分支管路之前，其同样可以对进入电堆1的冷却液进一步降温，从而更加降低低温热源管路52的温度。
[0029] 需要说明的是，高温热源管路51可以直接从电堆1的冷却液出口取液，也可以在电堆1的冷却液出口管路32上设置分支管路来取液，或者从循环水泵7设置冷却液出口连通高温热源管路51以实现取液，如图1所示，循环水泵7设置在电堆1的冷却液出口管路32处，电堆1出来的冷却液经过循环水泵7后再经冷却液进口管路31进入到电堆1中，高温热源管路51从循环水泵7处取液，同样能够获得温度较高的冷却液。
[0030] 为了将温差发电装置3产生的电能储存起来，优选地，温差发电装置3连接有蓄电池4。温差发电装置3产生的电能输出到蓄电池4中，以便为其他设备供电，从而实现了空压机高温热能的再次利用。
[0031] 需要说明的是，本方案中还设置有控制器6，控制器6通过输出控制信号来控制散热风扇5和循环水泵7的转速，从而实现对冷却液温度的进一步精细调控。具体的，该控制器6可以为单独设置的控制器，也可以采用车辆上现有的整车控制器来实现相关控制功能。图
1中的虚线表示信号连接线路。
1中的虚线表示信号连接线路。
[0032] 为了充分利用蓄电池4中的电能，本方案将蓄电池4的电能进行转换后使电堆1氢气出口管路22中的水气化，优选地，电堆1的氢气出口管路22连接有气水分离器8，气水分离器8的出水口连接有水蒸发器11，蓄电池4为水蒸发器11供电。具体实施方式如下：利用蓄电池4中的电能来给水蒸发器11供电，控制器6输出控制信号来控制蓄电池4对水蒸发器11的供电。燃料电池电堆产生的水和多余的氢气从氢气出口管路22进入气水分离器8，气水分离器8分离出电堆1中生成的水和多余的氢气，多余的氢气重新进入氢气进口管路21。水蒸发器11用于收集气水分离器8分离出的水并对收集的水进行加热蒸发。水蒸发器11工作时可以将气水分离器8分离出的水进行气化，如此设置，一方面减少了排出的水在冬季结冰造成的道路安全问题，另一方面通过水蒸气遇冷液化后与扬尘相结合，可以达到抑尘的功效，有利于净化空气。
[0033] 进一步优选地，电堆1的空气出口管路42与水蒸发器11连接，水蒸发器11的侧壁设置有透气孔。如此设置，空气出口管路42排出的废气可以将水蒸发器11中气化的水蒸气吹出，有利于水蒸气从透气孔快速排出。
[0034] 为了避免水蒸发器11内贮存的水过满，优选地，水蒸发器11的侧壁开设有溢流口10，以便将多余的水溢出，同时，水蒸发器11内部设置有水位传感器9，用于实时检测水蒸发器11中的水位，控制器6与水位传感器9相连以获取水位信号，控制器6根据水位信号决定是否开启水蒸发器11，当水位低于水位阈值时，控制器6输出控制信号关闭蓄电池4对水蒸发器11的供电。水蒸发器11开启后可以将氢气出口管路22收集的水进行加热气化，气化的水蒸气经过空气出口管路42排出的空气废气吹扫到外界环境中。吹扫出来的水蒸气一方面减少了排出的水在冬季结冰造成的道路安全问题，另一方面通过水蒸气液化后与扬尘相结合，可以与道路上的尘土结合起来，从而达到抑尘的作用。
[0035] 本实用新型具有以下有益效果：
[0036] 1)本方案充分利用了空压机在运行时产生的高温余热来进行回收发电，解决了能源浪费的问题，并且利用空压机的高温余热来加热冷却水，使得温差发电装置的热端和冷端的温差达80℃左右，可产生充足的电能；
[0037] 2)本方案还可以进一步利用空压机余热回收发电的电能来给水蒸发器供电，使电堆排出的水得以气化，气化后的水可以解决冬季结冰造成的道路安全问题，另一方面，通过气化后的水蒸气与扬尘结合，可以达到抑尘的功效，更加环保。
[0038] 本实用新型还提供了一种包括上述燃料电池系统的新能源车辆。该新能源车辆产生的有益效果的推导过程与上述燃料电池系统带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。
[0039] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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