[發(fā)明專利]車載低溫液氫燃料電池系統(tǒng)及燃料電池?fù)Q熱方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110495466.3
• 申請(qǐng)日: 2021-05-07
• 公開（公告）號(hào): CN113422087B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李力軍;趙強(qiáng);王昕雨;郝佳;燕澤英
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濰柴動(dòng)力股份有限公司;濰柴新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/04007
• 分類號(hào): H01M8/04007;H01M8/04082;H01M8/04089;H01M8/04955
• 代理公司: 北京辰權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11619
• 代理人: 金銘

本發(fā)明涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種車載低溫液氫燃料電池系統(tǒng)及燃料電池?fù)Q熱方法，該車載低溫液氫燃料電池系統(tǒng)，包括：燃料電池，車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)，余熱利用系統(tǒng)和控制器；車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)包括液氫儲(chǔ)罐和液氫汽化單元，液氫汽化單元包括液氫汽化器，液氫儲(chǔ)罐通過液氫汽化器與燃料電池連接；余熱利用系統(tǒng)包括換熱管道，換熱管道用于液氫汽化器與燃料電池和/或發(fā)熱單元換熱，換熱管道上設(shè)置有控制閥；控制器根據(jù)燃料電池的響應(yīng)功率控制控制閥開啟或關(guān)閉。本發(fā)明的車載低溫液氫燃料電池系統(tǒng)中，液氫汽化器與換熱管道進(jìn)行換熱，控制器能夠控制換熱量，增加了燃料電池入口氫氣的溫度，提高了燃料電池的輸出功率和壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種車載低溫液氫燃料電池系統(tǒng)及燃料電池?fù)Q熱方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的氫動(dòng)力車用液氫儲(chǔ)儲(chǔ)存供應(yīng)系統(tǒng)中，液氫由液氫儲(chǔ)罐流出，經(jīng)汽化器蒸發(fā)氣化后，通過調(diào)壓閥穩(wěn)壓，最終輸送至燃料電池供應(yīng)氫氣。在該過程中，液氫經(jīng)過汽化器不能保證全部液氫完全汽化，其中未汽化部分重新循環(huán)至液氫儲(chǔ)罐，進(jìn)行二次蒸發(fā)汽化后供氫。

目前車載用低溫液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)存在如下弊端：液氫蒸發(fā)汽化后溫度較低，但燃料電池內(nèi)部工作溫度較高，要求入口氫氣溫度不能太低，否則影響燃料電池輸出功率和壽命。

綜上所述，現(xiàn)有的車載低溫液氫燃料電池系統(tǒng)中燃料電池的輸出功率和壽命較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是至少解決現(xiàn)有的燃料電池的輸出功率和壽命較低的問題。該目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明的提出了一種車載低溫液氫燃料電池系統(tǒng)，其中，包括：

燃料電池；

車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)，所述車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)包括液氫儲(chǔ)罐和液氫汽化單元，所述液氫汽化單元包括液氫汽化器，所述液氫儲(chǔ)罐通過所述液氫汽化器與所述燃料電池連接；

余熱利用系統(tǒng)，所述余熱利用系統(tǒng)包括換熱管道，所述換熱管道用于所述液氫汽化器與所述燃料電池和/或發(fā)熱單元換熱，所述換熱管道上設(shè)置有控制閥；

控制器，所述控制器根據(jù)所述燃料電池的響應(yīng)功率控制所述控制閥開啟或關(guān)閉。

根據(jù)本發(fā)明的車載低溫液氫燃料電池系統(tǒng)中，液氫汽化器與換熱管道進(jìn)行換熱，所述控制器根據(jù)所述燃料電池的響應(yīng)功率控制所述控制閥開啟或關(guān)閉，控制器能夠控制換熱量，增加了燃料電池入口氫氣的溫度，提高了燃料電池的輸出功率和壽命。

另外，根據(jù)本發(fā)明的車載低溫液氫燃料電池系統(tǒng)，還可具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述液氫汽化單元包括多個(gè)串聯(lián)的所述液氫汽化器，所述換熱管道包括多個(gè)換熱管路，所述換熱管路用于所述液氫汽化器與所述燃料電池和發(fā)熱單元換熱；

每個(gè)所述換熱管路上設(shè)置有所述控制閥，所述控制器分別控制每個(gè)所述控制閥開啟或關(guān)閉。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述發(fā)熱單元包括DC/DC轉(zhuǎn)換器和動(dòng)力電池，多個(gè)所述換熱管路為燃料電池?fù)Q熱管路、DC/DC換熱管路和動(dòng)力電池?fù)Q熱管路，所述燃料電池?fù)Q熱管路用于所述液氫汽化器與所述燃料電池?fù)Q熱，所述DC/DC換熱管路用于所述液氫汽化器與所述DC/DC轉(zhuǎn)換器換熱，所述動(dòng)力電池?fù)Q熱管路用于所述液氫汽化器與所述動(dòng)力電池?fù)Q熱。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)還包括氣液分離器，所述氣液分離器設(shè)置于所述液氫汽化器與所述燃料電池之間，所述氣液分離器的出液口與所述液氫儲(chǔ)罐的出口連通。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)還包括氫氣緩沖罐，所述氫氣緩沖罐設(shè)置在所述液氫汽化器與所述燃料電池之間。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)還包括氫氣增壓泵，所述氫氣增壓泵設(shè)置于所述氣液分離器與所述氫氣緩沖罐之間。