[發明專利]熱量回收裝置以及控制方法

在審

• 申請號: 202310565310.7
• 申請日: 2023-05-18
• 公開（公告）號: CN116544441A
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 何圓圓;楊柳;張青海
• 申請（專利權）人: 拜特能測控技術（上海）有限公司
• 主分類號: H01M8/04014
• 分類號: H01M8/04014;H01M8/04089;H01M8/04119;H01M8/04007;H01M8/04701
• 代理公司: 寧波助通知識產權代理事務所(普通合伙) 33485
• 代理人: 崔璇璇

本發明公開了熱量回收裝置和控制方法，其技術方案要點是包括電堆，電堆兩端連接有進氣管和出氣管，進氣管上依次連接有加濕裝置和加熱裝置，出氣管上依次設置有t3溫度檢測器和三通切換閥QV,三通切換閥QV的兩個管口連接有排氣管和回流管；回流管上安裝有三通切換閥FV,三通切換閥FV的一個管口連接有一號尾氣熱交換器，三通切換閥FV的另一個管口連接有二號尾氣熱交換器，一號尾氣熱交換器安裝在進氣管且一號尾氣熱交換器位于加濕裝置的上游工位，加濕裝置設有水管，二號尾氣熱交換器安裝在水管；進氣管設有t1溫度檢測器，水管設有t2溫度檢測器，達到降低測試系統的功耗，可將燃料電池運行中產生的廢熱進行高效回收。

技術領域

本發明涉及燃料電池測試系統領域,更具體地說，它涉及一種燃料電池測試系統的熱量回收裝置和控制方法。

背景技術

氫燃料電池是一種通過氫的氧化反應和氧的還原反應產生電能的發電設備。使用具有氫離子交換特性的聚合物膜作為電解質，并通過借助于含氫燃料和含氧空氣引發電化學反應而產生電能。

氫燃料電池含有陰陽兩個電極，分別充滿電解液，而兩個電極間則為具有滲透性的薄膜所構成。氫氣由燃料電池的陽極進入，氧氣(或空氣)則由陰極進入燃料電池，氫氣和氧氣在通入燃料電池之前，均需要經過特殊處理，從而將溫度、濕度、流量等控制在設定區間內。

而氫燃料電池主要為低溫質子交換膜型，其運行溫度一般在70-90℃之間，其運行時一般會產生大量熱量，其發熱功率可與其發電功率大致相當。

且燃料電池在運行中對氣體的濕度和溫度均有要求，因此測試系統需要將陰陽極氣體的濕度、溫度均調整至適宜的范圍，才能保證燃料電池的有效、可靠運行，這將消耗測試系統大量的熱量，且附加的加熱設備會占用系統的體積及質量。

發明內容

本發明的第一目的是提供一種熱量回收裝置，達到降低測試系統的功耗，可將燃料電池運行中產生的廢熱進行高效回收，這樣既保證電堆的各項性能，又可以提高測試系統的體積功率密度與質量功率密度，為提高測試系統產品競爭力。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種熱量回收裝置，包括電堆，電堆兩端連接有進氣管和出氣管，進氣管上依次連接有加濕裝置和加熱裝置，出氣管上依次設置有t3溫度檢測器和三通切換閥QV,三通切換閥QV的兩個管口連接有排氣管和回流管；回流管上安裝有三通切換閥FV,三通切換閥FV的一個管口連接有一號尾氣熱交換器，三通切換閥FV的另一個管口連接有二號尾氣熱交換器，一號尾氣熱交換器安裝在進氣管且一號尾氣熱交換器位于加濕裝置的上游工位，加濕裝置設有水管，二號尾氣熱交換器安裝在水管；進氣管設有t1溫度檢測器,t1溫度檢測器位于一號尾氣熱交換器和加濕裝置之間；水管設有t2溫度檢測器，t2溫度檢測器位于二號尾氣熱交換器的下游工位。

優選的，三通切換閥QV包括1管口、2管口和3管口，1號管口連接出氣管，2管口連接排氣管，3管口連接回流管；三通切換閥FV包括1號管口、2號管口和3號管口，1號管口連接回流管，2號管口連接二號尾氣熱交換器，3號管口連接一號尾氣熱交換器。

優選的，水管設有泵體和電加熱器，電加熱器位于t2溫度檢測器的下游工位。

優選的，出氣管安裝有背壓閥，背壓閥位于t3溫度檢測器的上游工位。

優選的，二號尾氣熱交換器的出氣口連接在排氣管。

優選的，一號尾氣熱交換器的出氣口連接在排氣管。

優選的，三通切換閥FV設有PID控制器，PID控制器設有和t1溫度檢測器檢測值比較用的閥值T；t1溫度檢測器的溫度數值≤T,三通切換閥FV打開回流管和一號尾氣熱交換器；t1溫度檢測器的溫度數值T,三通切換閥FV關閉回流管和一號尾氣熱交換器。