[發明專利]冷能利用裝置和冷能利用系統

有效

• 申請號: 202011466410.7
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112599815B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 胡松;楊福源;楊明燁;王天澤;黨健;歐陽明高;李建秋
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01M8/04029
• 分類號: H01M8/04029;H01M8/04701;H01M8/2465
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 魏朋

本申請涉及一種冷能利用裝置和冷能利用系統，包括第一換熱器、氫儲存裝置和第二換熱器。第一換熱器的第一輸入端用于輸入空氣。第一換熱器的輸出端用于與燃料電池電堆連接。第二換熱器的第一輸入端與第一換熱器的第二輸出端連接，第二換熱器的第一輸出端與燃料電池電堆連接。第二換熱器的第二輸入端和第二換熱器的第二輸出端串聯于燃料電池電堆或者附件系統。為燃料電池電堆或者附件系統冷卻的冷卻液經過第二換熱器并在第二換熱器中再次與氫氣進行熱交換，此時氫氣溫度進一步升高，進入燃料電池電堆。氫氣在升溫過程中利用了空氣和燃料電池電堆或者附件系統中產生的熱量，從而提高了能量利用率。

技術領域

本申請涉及電池領域，特別是涉及冷能利用裝置和冷能利用系統。

背景技術

化石能源消耗帶來的能源枯竭和環境污染日益嚴重，可再生能源的大規模開發和利用勢在必行。氫氣是一種有效的儲能方式。在可再生能源發電高峰期將電能轉換為化學能儲存在氫氣當中，在用電高峰期將氫氣攜帶的能量通過燃料電池重新轉換為電能以供使用。

氫燃料電池汽車具有零排放、無污染、高效的特點，是一種十分具有潛力的新能源汽車種類之一。而由于常溫常壓下的氫氣體積能量密度比較小，為保證汽車發動機的功率密度，當作為汽車燃料時需要提高氫的體積能量密度，高壓氫氣和低溫液氫是兩種比較具有潛力的車載儲氫方式。但是由于高壓氫氣或者低溫液氫在進入燃料電池電堆之前需要進行減壓氣化升溫，此過程需要吸收大量的熱量，設置額外的加熱設備通常會造成能量的浪費。

發明內容

基于此，有必要針對上述問題，提供一種冷能利用裝置和冷能利用系統。

一種冷能利用裝置，包括：

第一換熱器，所述第一換熱器的第一輸入端用于輸入空氣，所述第一換熱器的第一輸出端用于與燃料電池電堆連接；

氫儲存裝置，所述氫儲存裝置與所述第一換熱器的第二輸入端連接，以及

第二換熱器，所述第二換熱器的第一輸入端與所述第一換熱器的第二輸出端連接，所述第二換熱器的第一輸出端與所述燃料電池電堆連接，所述第二換熱器的第二輸入端和所述第二換熱器的第二輸出端串聯于燃料電池電堆或者附件系統。

在一個實施例中，所述冷能利用裝置包括：

空壓機，所述空壓機的輸入端用于輸入空氣，所述空壓機的輸出端與所述第一換熱器的第一輸入端連接，或者，

所述空壓機的輸入端與所述第一換熱器的第一輸出端連接，所述空壓機的輸出端用于與所述燃料電池電堆連接。

在一個實施例中，所述冷能利用裝置還包括：

第一三通比例閥，所述第一三通比例閥的第一端用于輸入空氣，所述第一三通比例閥的第二端與所述第一換熱器的第一輸入端連接；

第一三通閥，所述第一三通閥的第一端與所述第一換熱器的第一輸出端連接，所述第一三通閥的第二端用于與所述燃料電池電堆連接，所述第一三通閥的第三端與所述第一三通比例閥的第三端連接。

在一個實施例中，所述冷能利用裝置還包括中冷器，所述中冷器連接于所述第一換熱器的第一輸出端和所述燃料電池電堆之間。

在一個實施例中，所述冷能利用裝置還包括第一加熱器，連接于所述第一換熱器的第二輸出端和所述燃料電池電堆之間。

在一個實施例中，所述冷能利用裝置還包括第三換熱器，所述第三換熱器的輸出端與所述第二換熱器的第二輸入端連接，所述第三換熱器的輸入端和所述第二換熱器的第二輸出端之間用于連接所述燃料電池電堆或者附件系統。

在一個實施例中，所述冷能利用裝置還包括：