CN106602117A - 带有两级回热的氢能源动力系统 - Google Patents

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Abstract

一种带有两级回热的氢能源动力系统，包括储氢介质存储罐、储氢介质回收罐、储氢介质传送泵、加热器、反应釜、氢能燃料电池、散热系统、第一换热器和第二换热器，第一换热器和第二换热器均包括冷流体端和热流体端，储氢介质依次流经第一换热器和第二换热器后流入加热器，加热器对储氢介质进行加热，经过加热的储氢介质被传送到反应釜中进行析出氢气的反应，析出的氢气被传送到氢能燃料电池，析出了氢气的储氢介质流经第二换热器的热流体端后将热量传递给在冷流体端流动的储氢介质，冷却液流过氢能燃料电池从而吸收氢能燃料电池的热量，吸收了热量的冷却液流经第一换热器的热流体端并将热量传递给在第一热交换器的冷流体端流动的储氢介质。

Description

带有两级回热的氢能源动力系统
技术领域
本发明涉及汽车动力技术领域，尤其涉及一种氢能燃料电池汽车的动力系统。
背景技术
在众多新能源中，氢能源由于具有资源丰富、无污染、可再生、能量密度高等优点，被认为是理想的能源。近年来，随着化石燃料的短缺、环境的要求以及可持续发展的压力，氢能的开发和利用显的日益重要，出于节能与环保的考虑，全球各大汽车厂商都在加大氢燃料汽车的开发力度。一个完整的氢能系统包括氢能开发、制氢、储氢、输送氢和氢的利用等，然而到目前，由于氢气存储的难题，氢气作为新能源在商业方面的应用受到了较大的局限。
为了解决氢气存储的难题，各科研院所和相关厂商开展了积极的研发工作，目前已研发出有机液态氢化物储氢技术，其借助某些烯烃、炔烃或芳香烃等储氢剂和氢气的一对可逆反应来实现加氢和脱氢，从而实现可逆储氢，在实现上述加氢和脱氢的反应中，某些环节需要加热，为了降低能源的损耗，有必要为上述储氢及氢气发生装置提供回热系统，从而减少不必要的能量损失。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种带有两级回热的氢能源动力系统。
本发明的实施例提供了一种带有两级回热的氢能源动力系统，包括储氢介质存储罐、储氢介质回收罐、储氢介质传送泵、加热器、反应釜、氢能燃料电池和散热系统，所述储氢介质存储罐中存储有吸收了氢气的储氢介质，所述散热系统中存储了冷却液，所述氢能源动力系统还包括第一换热器和第二换热器，所述第一换热器和第二换热器均包括冷流体端和热流体端，所述储氢介质传送泵让所述储氢介质存储罐中存储的储氢介质依次流经所述第一换热器和所述第二换热器后流入所述加热器，所述加热器对储氢介质进行加热，经过加热的储氢介质被传送到所述反应釜中进行析出氢气的反应，析出的氢气被传送到所述氢能燃料电池，析出了氢气的储氢介质带有大量的热量，析出了氢气的储氢介质流经所述第二换热器的热流体端后流入所述储氢介质回收罐中，析出了氢气的储氢介质的热量在所述第二热交换器中被传递给在所述第二换热器的所述冷流体端流动的储氢介质，所述氢能燃料电池将氢气的化学能转换为电能，所述氢能燃料电池发热，所述冷却液流过所述氢能燃料电池从而吸收所述氢能燃料电池的热量，所述吸收了热量的冷却液流经所述第一换热器的热流体端，并将热量在所述第一热交换器中传递给在所述第一热交换器的冷流体端流动的储氢介质。
进一步地，所述第一换热器的冷流体端包括连通的冷流体流入口和冷流体流出口，所述冷流体流入口通过管道连接到所述储氢介质存储罐，所述第一换热器的冷流体流出口通过管道连接到所述第二换热器的冷流体端。
进一步地，所述储氢介质传送泵设置在所述储氢介质存储罐和所述第一换热器的冷流体流入口之间的管道上。
进一步地，所述反应釜包括输入口、气体输出口和液体输出口，所述输入口通过管道连接到所述加热器，从而接收被所述加热器加热后的储氢介质，析出的氢气从所述气体输出口输出，所述液体输出口输出析出了氢气的储氢介质，所述液体输出口连接到所述第二换热器的热流体端。
进一步地，所述散热系统包括散热器和热管，所述热管穿设在所述氢能燃料电池、散热器和所述第一换热器的热流体端中，所述冷却液在所述热管中流动。
进一步地，所述第一换热器和第二换热器为板式换热器、壳管式换热器或套管式换热器。
进一步地，所述加热器为电加热器。
进一步地，所述加热器将所述储氢介质加热到200~300℃。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明带有两级回热的氢能源动力系统可将释放的热量在热交换器中传递给在需要加热的储氢介质，减少了能量的损失。
附图说明
图1是本发明带有两级回热的氢能源动力系统的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种带有两级回热的氢能源动力系统，该系统包括储氢介质存储罐11、储氢介质回收罐12、储氢介质传送泵111、第一换热器30、第二换热器40、加热器50、反应釜60、氢能燃料电池70和散热系统80。
储氢介质存储罐11中存有吸收了氢气的储氢介质，这种介质作为氢的载体一般以液态的形式存在，从而方便储存、运输和传送。
储氢介质回收罐12用来存储释放了氢气的介质，从而让储氢介质能够循环使用。
第一换热器30包括冷流体端31和热流体端35，冷流体端31包括连通的冷流体流入口311和冷流体流出口312，热流体端35包括连通的热流体流入口351和热流体流出口352。
第二换热器40包括冷流体端41和热流体端45，冷流体端41包括连通的冷流体流入口411和冷流体流出口412，热流体端45包括连通的热流体流入口451和热流体流出口452；在本实施例中，该第一换热器30和第二换热器40均为板式换热器，也可是壳管式换热器或套管式换热器。
加热器50包括输入端51和输出端52，通常，该加热器50为电加热器，从输入端51流入的液体经过加热器50加热后从输出端52流出。
反应釜60包括输入口61、气体输出口62和液体输出口63，该反应釜60具有气液分离功能，分离的气体从气体输出口62输出，分离的液体从液体输出口63输出。
氢能燃料电池70设有氢气通道71、空气通道72和散热通道，氢能燃料电池70通过电化学反应在不燃烧的情况下将氢的化学能直接转换为电能，同时氢能燃料电池70会发热。
散热系统80用来为氢能燃料电池70散热，散热系统80包括冷却液罐81、热管82、散热器83和冷却液泵84，冷却液罐81中存储了冷却液，热管82穿设在氢能燃料电池70、散热器83和换热器40的热流体端45中，冷却液可在热管82中流动。
储氢介质存储罐11通过管道连接到第一换热器30的冷流体流入口311上，储氢介质传送泵111设置在储氢介质存储罐11和冷流体流入口311之间的管道上；第一换热器30的冷流体流出口312通过管道连接到第二换热器40的冷流体流入口411上，第二换热器40的冷流体流出口412通过管道连接到加热器50的输入端51上，加热器50的输出端52通过管道连接到反应釜60的输入口61上，反应釜60的液体输出口63通过管道连接到第二换热器40的热流体流入口451上，第二换热器40的热流体流出口452连接到储氢介质回收罐12，反应釜60的气体输出口62通过管道连接到氢能燃料电池70的氢气通道71中，从而为氢能燃料电池70供应氢气。
工作时，储氢介质传送泵111运行从而将储氢介质存储罐11中的储氢介质传送给换热器40的冷流体流入口411，然后储氢介质从换热器40的冷流体流出口412流出，并经过加热器50的加热到一定温度后（如200~300℃）输入到反应釜60的输入口61中，储氢介质在反应釜60中催化剂的作用下将氢气析出，析出的氢气和析出了氢气的储氢介质在反应釜60中进行气液分离，液态的储氢介质从液体输出口63流出，并流入到第二换热器40的热流体流入口451中，由于上述反应釜60中发生的析出氢气的反应会产生热量，所以流入到热流体流入口451中的储氢介质带有大量的热量，这些热量在热交换器中被交换到从冷流体流入口411流入的储氢介质中，从而提高了供给到加热器50的储氢介质的温度，减少了加热器50加热储氢介质所需的热量，减少了不必要的能量损失，在换热器40中经过热量交换后的储氢介质从热流体流出口452流出而流入到储氢介质回收罐12中，从而可被循环使用。
反应釜60中析出的气态的氢气从气体输出口62输出到氢能燃料电池70中，氢能燃料电池70通过电化学反应在不燃烧的情况下将氢的化学能直接转换为电能，同时氢能燃料电池70发热，散热系统80的冷却液泵84驱动冷却液罐81中的冷却液在热管82中流动，冷却液流动到氢能燃料电池70中后吸收了氢能燃料电池70的热量而为氢能燃料电池70降温，吸收了热量的冷却液而后流经第一换热器30的热流体端35，吸收了热量的冷却液在第一换热器30中将热量传递给从冷流体流入口311流入的储氢介质中，从而提高了供给到第二换热器40的储氢介质的温度，在第二换热器40中经过热量交换后的冷却液从换热器40流出而流入到散热器83中，散热器83为冷却液进一步散热降温，从而让冷却液冷却而循环为氢能燃料电池70散热。
在上述带有两级回热的氢能源动力系统中，储氢介质在第一换热器30和第二换热器40中被逐级加热，从而减少了加热器50加热储氢介质所需的热量，减少了能量消耗。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种带有两级回热的氢能源动力系统，包括储氢介质存储罐、储氢介质回收罐、储氢介质传送泵、加热器、反应釜、氢能燃料电池和散热系统，所述储氢介质存储罐中存储有吸收了氢气的储氢介质，所述散热系统中存储了冷却液，其特征在于：所述氢能源动力系统还包括第一换热器和第二换热器，所述第一换热器和第二换热器均包括冷流体端和热流体端，所述储氢介质传送泵让所述储氢介质存储罐中存储的储氢介质依次流经所述第一换热器和所述第二换热器的冷流体端后流入所述加热器，所述加热器对储氢介质进行加热，经过加热的储氢介质被传送到所述反应釜中进行析出氢气的反应，析出的氢气被传送到所述氢能燃料电池，析出了氢气的储氢介质带有大量的热量，析出了氢气的储氢介质流经所述第二换热器的热流体端后流入所述储氢介质回收罐中，析出了氢气的储氢介质的热量在所述第二热交换器中被传递给在所述第二换热器的冷流体端流动的储氢介质，所述氢能燃料电池将氢气的化学能转换为电能，所述氢能燃料电池发热，所述冷却液流过所述氢能燃料电池从而吸收所述氢能燃料电池的热量，所述吸收了热量的冷却液流经所述第一换热器的热流体端，并将热量在所述第一热交换器中传递给在所述第一热交换器的冷流体端流动的储氢介质。
2.如权利要求1所述的带有两级回热的氢能源动力系统，其特征在于：所述第一换热器的冷流体端包括连通的冷流体流入口和冷流体流出口，所述冷流体流入口通过管道连接到所述储氢介质存储罐，所述第一换热器的冷流体流出口通过管道连接到所述第二换热器的冷流体端。
3.如权利要求2所述的带有两级回热的氢能源动力系统，其特征在于：所述储氢介质传送泵设置在所述储氢介质存储罐和所述第一换热器的冷流体流入口之间的管道上。
4.如权利要求2所述的带有两级回热的氢能源动力系统，其特征在于：所述反应釜包括输入口、气体输出口和液体输出口，所述输入口通过管道连接到所述加热器，从而接收被所述加热器加热后的储氢介质，析出的氢气从所述气体输出口输出，所述液体输出口输出析出了氢气的储氢介质，所述液体输出口连接到所述第二换热器的热流体端。
5.如权利要求1所述的带有两级回热的氢能源动力系统，其特征在于：所述散热系统包括散热器和热管，所述热管穿设在所述氢能燃料电池、散热器和所述第一换热器的热流体端中，所述冷却液在所述热管中流动。
6.如权利要求1所述的带有两级回热的氢能源动力系统，其特征在于：所述第一换热器和第二换热器为板式换热器、壳管式换热器或套管式换热器。
7.如权利要求1所述的带有两级回热的氢能源动力系统，其特征在于：所述加热器为电加热器。
8.如权利要求1所述的带有两级回热的氢能源动力系统，其特征在于：所述加热器将所述储氢介质加热到200~300℃。
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