[發(fā)明專利]多功能集成換熱裝置、燃料電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)與熱管理方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210634531.0
• 申請(qǐng)日: 2022-06-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114944499A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余皎;沈建躍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州氫潔電源科技有限公司;上海博氫新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/04014
• 分類號(hào): H01M8/04014;H01M8/04007;H01M8/04223;H01M8/04302;H01M8/0432;H01M8/04701
• 代理公司: 上海智晟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 陸黎明

本發(fā)明提供了一種多功能集成換熱裝置，以及燃料電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)與熱管理方法。多功能集成換熱裝置包括：殼體、換熱器、冷風(fēng)流道、熱風(fēng)流道。冷風(fēng)流道和熱風(fēng)流道連接在殼體一側(cè)，殼體另一側(cè)帶有出風(fēng)口。冷風(fēng)流道和熱風(fēng)流道各自擁有獨(dú)立受控的開(kāi)閉部件。燃料電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)包括燃料電池電堆、導(dǎo)熱介質(zhì)循環(huán)管路、熱源以及上述集成換熱裝置。集成換熱裝置安裝在導(dǎo)熱介質(zhì)循環(huán)管路中。在預(yù)熱階段：熱源產(chǎn)生熱量經(jīng)由熱風(fēng)流道到達(dá)換熱器，導(dǎo)熱介質(zhì)吸熱后使電堆升溫。在穩(wěn)態(tài)階段，冷風(fēng)流道輸入冷風(fēng)為導(dǎo)熱介質(zhì)降溫，進(jìn)而冷卻電堆。多功能集成換熱裝置結(jié)構(gòu)緊湊，一機(jī)多用，實(shí)現(xiàn)了既能加熱又能降溫的功能，提高了燃料電池系統(tǒng)集成化程度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多功能集成換熱裝置，以及采用上述多功能集成換熱裝置的燃料電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)與熱管理方法，屬于燃料電池技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

燃料電池是一種把燃料具有的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)裝置，轉(zhuǎn)化效率高。燃料電池用燃料和氧氣作為原料，沒(méi)有機(jī)械傳動(dòng)部件，排放出的有害氣體極少，使用壽命長(zhǎng)。從節(jié)約能源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的角度來(lái)看，燃料電池是最有發(fā)展前途的發(fā)電技術(shù)。

典型的燃料電池系統(tǒng)包括電堆、循環(huán)管路、循環(huán)泵、啟動(dòng)燃燒器等。燃料電池發(fā)電必然經(jīng)過(guò)兩個(gè)階段，其中一個(gè)為預(yù)熱階段，另一個(gè)為穩(wěn)態(tài)發(fā)電階段。

燃料電池電堆需要加熱到一定溫度才能開(kāi)始電化學(xué)反應(yīng)，因此需要進(jìn)行預(yù)熱。預(yù)熱階段通常使用一個(gè)啟動(dòng)燃燒器，啟動(dòng)燃燒器中發(fā)生燃燒反應(yīng)，產(chǎn)生大量熱，然后通過(guò)換熱，先加熱導(dǎo)熱油，導(dǎo)熱油循環(huán)流動(dòng)，將電堆加熱到適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)溫度。

在穩(wěn)態(tài)發(fā)電階段，電堆已經(jīng)開(kāi)始發(fā)電，自身同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的廢熱，導(dǎo)熱油流經(jīng)電堆時(shí)會(huì)將該部分熱量帶走，再將熱量釋放到外界，或者將熱量收集起來(lái)做其他用途。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：現(xiàn)有的燃料電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)零部件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)集成化程度不高。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的第一方面提供了一種多功能集成換熱裝置，它包括：

殼體，殼體帶有出風(fēng)口；

換熱器，換熱器安裝在殼體內(nèi)，換熱器帶有導(dǎo)熱介質(zhì)入口與導(dǎo)熱介質(zhì)出口；

冷風(fēng)流道，冷風(fēng)流道的第一端連接在殼體，冷風(fēng)流道的第二端作為冷風(fēng)的入口；

第一開(kāi)閉部件，第一開(kāi)閉部件設(shè)置在冷風(fēng)流道內(nèi)，用于開(kāi)通或閉合冷風(fēng)流道；

熱風(fēng)流道，熱風(fēng)流道的第一端連接在殼體，熱風(fēng)流道的第二端作為熱風(fēng)的入口；

第二開(kāi)閉部件，第二開(kāi)閉部件設(shè)置在熱風(fēng)流道內(nèi)，用于開(kāi)通或閉合熱風(fēng)流道。

在一些實(shí)施例中，第一開(kāi)閉部件采用電磁控制的風(fēng)門，第二開(kāi)閉部件采用電磁控制的閥門。

在一些實(shí)施例中，兩個(gè)冷風(fēng)流道與一個(gè)熱風(fēng)流道連接在殼體的同側(cè)，熱風(fēng)流道設(shè)置在兩個(gè)冷風(fēng)流道之間。

在一些實(shí)施例中，冷風(fēng)流道和熱風(fēng)流道都朝向殼體的出風(fēng)口。

在一些實(shí)施例中，冷風(fēng)流道的第二端開(kāi)口，開(kāi)口處安裝有風(fēng)扇用于向換熱器輸送冷風(fēng)。

在一些實(shí)施例中，熱風(fēng)流道與換熱器之間設(shè)置有均流結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的第二方面，提供了一種燃料電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，它包括：

燃料電池電堆，用于進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)；

導(dǎo)熱介質(zhì)循環(huán)管路，導(dǎo)熱介質(zhì)循環(huán)管路與燃料電池電堆連接，用于加熱或冷卻燃料電池電堆；

集成換熱裝置，采用上述多功能集成換熱裝置；多功能集成換熱裝置通過(guò)其導(dǎo)熱介質(zhì)入口與導(dǎo)熱介質(zhì)出口連接在導(dǎo)熱介質(zhì)循環(huán)管路中；

熱源，用于向集成換熱裝置的熱風(fēng)流道供熱。