CN107901772A - 一种应用于汽车的燃料电池温差发电装置联合供能系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种应用于汽车的燃料电池温差发电装置联合供能系统，它包括燃料电池模块、储氢模块、温差发电模块、蓄电池、DC‑DC变换器、逆变器、驱动电机和车用电器，温差发电模块包括温差发电片、集热片及热管散热器，温差发电片热端安装在燃料电池模块上，利用燃料电池余热作为热源，温差发电片冷端通过集热片、热管散热器与储氢模块连接，利用高压氢气膨胀降压时产生的低温氢气作为冷源；温差发电模块产生电能储存在蓄电池中，与燃料电池模块产生电能一起经DC‑DC变换器及逆变器转换为交流电供驱动电机及车用电器使用。本发明通过温差发电模块将氢气压力能及燃料电池低品位余热回收利用，转换为电能供汽车使用，提高能量综合利用率。

Description

一种应用于汽车的燃料电池温差发电装置联合供能系统
技术领域
本发明涉及一种燃料电池汽车的供能系统，尤其是一种应用于汽车的燃料电池温差发电装置联合供能系统。
背景技术
随着全球能源短缺和环境污染问题的不断加剧，燃料电池汽车已成为当今汽车产业发展的重要方向之一。氢气作为燃料电池汽车的燃料，通常以高压气态的形式储存在高压储氢瓶中，然而在目前的燃料电池汽车中，高压储氢瓶中的压力能并未得到有效利用。此外，燃料电池在工作过程中所产生的余热也未得到有效回收。
发明内容
为解决现有技术存在高压储氢瓶中的压力能并未得到有效利用以及燃料电池在工作过程中所产生的余热也未得到有效回收的缺陷，本发明提供一种应用于汽车的燃料电池温差发电装置联合供能系统，通过温差发电模块将高压储氢瓶内的压力能及燃料电池低品位余热回收利用，转换为电能供汽车使用，提高了燃料电池汽车的能量综合利用率。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种应用于汽车的燃料电池温差发电装置联合供能系统，它包括燃料电池模块、储氢模块、温差发电模块、蓄电池、DC-DC变换器、逆变器、驱动电机和车用电器，燃料电池模块包括燃料电池及电池冷却系统；储氢模块包括高压储氢瓶和膨胀机，高压储氢瓶中的高压氢气经膨胀机降温降压后，流入燃料电池模块供燃料电池发电使用；温差发电模块包括温差发电片、集热片和热管散热器，温差发电片的热端安装在燃料电池模块的电池冷却系统上，利用燃料电池的余热作为热源，温差发电片的冷端通过集热片和热管散热器与储氢模块连接，利用膨胀机中流出的低温氢气作为冷源；
温差发电模块产生的电能储存在蓄电池中；
燃料电池模块产生的直流电力和蓄电池中储存的直流电力经DC-DC变换器增压，并经逆变器转换为交流电力后供驱动电机和车用电器使用。
进一步地，燃料电池采用质子交换膜燃料电池。
进一步地，膨胀机为1个或多个。
进一步地，温差发电片包含多个小发电片，小发电片之间通过串联或并联的方式电性连接。
进一步地，温差发电片根据其自身和热管散热器的工作温度范围布置在电池冷却系统的适当位置，为温差发电片的热端提供适宜的热源。
进一步地，热管散热器包含多根热管。
进一步地，蓄电池采用锂电池。
有益效果：
本发明通过温差发电模块将高压储氢瓶内的压力能及燃料电池低品位余热回收利用，转换为电能供汽车使用，提高了燃料电池汽车的能量综合利用率；此外，温差发电模块的冷端在散热的过程中对氢气进行加热，可提高燃料电池的能量转化效率。
附图说明
图1是本发明一实施例的结构示意图；
图中：1-燃料电池模块，2-储氢模块，3-驱动电机，4-车用电器，5-温差发电模块，6-蓄电池，7-DC-DC变换器，8-逆变器，21-高压储氢瓶，22-膨胀机，51-温差发电片，52-集热片，53-热管散热器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，本实施例的一种应用于汽车的燃料电池温差发电装置联合供能系统，它包括燃料电池模块1、储氢模块2、温差发电模块5、蓄电池6、DC-DC变换器7、逆变器8、驱动电机3和车用电器4，燃料电池模块1包括燃料电池及电池冷却系统(图中未示出)；储氢模块2包括高压储氢瓶21和膨胀机22，高压储氢瓶21中的高压氢气经膨胀机22降温降压后，流入燃料电池模块1供燃料电池发电使用；温差发电模块5包括温差发电片51、集热片52和热管散热器53，温差发电片51的热端安装在燃料电池模块1的电池冷却系统上，利用燃料电池的余热作为热源，温差发电片51的冷端通过集热片52和热管散热器53与储氢模块2连接，利用膨胀机22中流出的低温氢气作为冷源；
温差发电模块5产生的电能储存在蓄电池6中；
燃料电池模块1产生的直流电力和蓄电池6中储存的直流电力经DC-DC变换器7增压，并经逆变器8转换为交流电力后供驱动电机3和车用电器4使用。
在上述技术方案的基础上，燃料电池可采用质子交换膜燃料电池。
在上述技术方案的基础上，膨胀机22可为1个或多个。
在上述技术方案的基础上，温差发电片51包含多个小发电片，小发电片之间通过串联或并联的方式电性连接。
在上述技术方案的基础上，温差发电片51可根据其自身和热管散热器53的工作温度范围布置在电池冷却系统的适当位置，为温差发电片51的热端提供适宜的热源。
在上述技术方案的基础上，热管散热器53包含多根热管。
在上述技术方案的基础上，蓄电池6可采用锂电池。
本发明的工作原理是：高压储氢瓶21中的高压氢气经膨胀机22降温降压后，流入燃料电池模块1供燃料电池发电使用；温差发电片51利用燃料电池的余热作为热源，利用膨胀机22中流出的低温氢气作为冷源，在散热的过程中对低温氢气进行加热；温差发电模块5产生的电能储存在蓄电池6中；燃料电池模块1产生的直流电力和蓄电池6中储存的直流电力经DC-DC变换器7增压，并经逆变器8转换为交流电力后供驱动电机3和车用电器4使用。
对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种应用于汽车的燃料电池温差发电装置联合供能系统，它包括燃料电池模块(1)、储氢模块(2)、驱动电机(3)和车用电器(4)，所述燃料电池模块(1)包括燃料电池及电池冷却系统；所述储氢模块(2)包括高压储氢瓶(21)和膨胀机(22)，高压储氢瓶(21)中的高压氢气经膨胀机(22)降温降压后，流入燃料电池模块(1)供燃料电池发电使用，其特征在于：它还包括温差发电模块(5)、蓄电池(6)、DC-DC变换器(7)和逆变器(8)，所述温差发电模块(5)包括温差发电片(51)、集热片(52)和热管散热器(53)，温差发电片(51)的热端安装在燃料电池模块(1)的电池冷却系统上，利用燃料电池的余热作为热源，温差发电片(51)的冷端通过集热片(52)和热管散热器(53)与储氢模块(2)连接，利用膨胀机(22)中流出的低温氢气作为冷源；
所述温差发电模块(5)产生的电能储存在蓄电池(6)中；
所述燃料电池模块(1)产生的直流电力和蓄电池(6)中储存的直流电力经DC-DC变换器(7)增压，并经逆变器(8)转换为交流电力后供驱动电机(3)和车用电器(4)使用。
2.根据权利要求1所述的应用于汽车的燃料电池温差发电装置联合供能系统，其特征在于：所述燃料电池采用质子交换膜燃料电池。
3.根据权利要求1所述的应用于汽车的燃料电池温差发电装置联合供能系统，其特征在于：所述膨胀机(22)为1个或多个。
4.根据权利要求1所述的应用于汽车的燃料电池温差发电装置联合供能系统，其特征在于：所述温差发电片(51)包含多个小发电片，小发电片之间通过串联或并联的方式电性连接。
5.根据权利要求1或4所述的应用于汽车的燃料电池温差发电装置联合供能系统，其特征在于：所述温差发电片(51)根据其自身和热管散热器(53)的工作温度范围布置在电池冷却系统的适当位置，为温差发电片(51)的热端提供适宜的热源。
6.根据权利要求1所述的应用于汽车的燃料电池温差发电装置联合供能系统，其特征在于：所述热管散热器(53)包含多根热管。
7.根据权利要求1所述的应用于汽车的燃料电池温差发电装置联合供能系统，其特征在于：所述蓄电池(6)采用锂电池。
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