CN107994243A - 一种用于冷藏车的氢燃料电池供能系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于冷藏车的氢燃料电池供能系统，涉及用于运输冷藏货物的车辆技术领域。本发明的高压储氢瓶中的高压氢气通过膨胀机降压产生低温氢气，低温氢气与冷媒系统中的冷媒换热后进入燃料电池堆阳极入口，冷媒系统中的冷媒与低温氢气换热后为冷藏车厢提供冷量，膨胀机与空气压缩机传动连接，空气压缩机的出气口与燃料电池堆的阴极入口连接，燃料电池堆的电能输出端经DC‑DC变换器与逆变器的输入端口连接，逆变器的输出端口与冷藏车的驱动电机及车用电器连接。本发明高效利用了高压氢气的内能、压力能和化学能，极大地提高了能量的综合利用率，完全符合节能减排的发展要求，具有极高的推广价值。

Description

一种用于冷藏车的氢燃料电池供能系统
技术领域
本发明涉及用于运输冷藏货物的车辆技术领域，更具体地说，涉及一种用于冷藏车的氢燃料电池供能系统。
背景技术
随着人们生活水平的提高，对生鲜水果的需求不断加大，冷链运输过程中需要的冷藏车数量也在不断上升。目前，市场上使用的冷藏车一般是由汽车底盘、隔热车体、制冷装置、单独为制冷装置提供电能的直流供电装置组成。制冷装置采用直流制冷机组或带有逆变器的交流制冷机组，直流供电装置一般采用燃油发电机，但燃油发电机的使用使得当前世界所面对的能源危机和环境污染的问题不断加剧。在国家大力推广新能源汽车的背景下，纯电动冷藏车开始受到人们的关注，但是目前所开发的纯电动冷藏车由于动力系统及制冷系统同时耗电而面临续航时间短的问题。
现也有专利申请号为CN200920283213.4的实用新型专利，公告日为2010年10月13日，专利名称为：太阳能冷藏车制冷装置供电系统。该申请案的冷藏车车体上设有太阳能电池，太阳能电池与控制单元的输入端相连接，控制单元的输出端与冷藏车的制冷装置相连接。该申请案利用太阳能电池为冷藏车制冷装置提供电能，无需消耗柴油，不会排放有害气体而污染大气，清洁卫生，具有节能环保的优点。但太阳能电池储能有限，往往供能不足，续航时间有限。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于解决现有的冷藏车存在的供能不足的问题，提供一种用于冷藏车的氢燃料电池供能系统。采用本发明的技术方案，高压氢气经降压膨胀后为冷媒系统供冷，且将氢气及氧气中储存的化学能转化为电能供冷藏车使用，清洁环保，延长了续航时间，同时将高压储氢瓶中的压力能回收利用，转化为机械能带动空气压缩机运转，开发利用了氢气的内能、压力能和化学能，极大地提高了能量的综合利用率，完全符合节能减排的发展要求，具有极高的推广价值。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种用于冷藏车的氢燃料电池供能系统，包括高压储氢瓶、膨胀机、冷媒系统、空气压缩机、燃料电池堆、DC-DC变换器以及逆变器，所述的高压储氢瓶中的高压氢气通过膨胀机降压产生低温氢气，所述的低温氢气与冷媒系统中的冷媒换热后进入燃料电池堆阳极入口，所述的冷媒系统中的冷媒与低温氢气换热后为冷藏车厢提供冷量，所述的膨胀机的叶轮轴与空气压缩机的动力输入端传动连接，所述的空气压缩机的出气口与燃料电池堆的阴极入口连接，所述的燃料电池堆的电能输出端经DC-DC变换器与逆变器的输入端口连接，所述的逆变器的输出端口与冷藏车的驱动电机及车用电器连接。
更进一步地，所述的高压储氢瓶的出气口与膨胀机的进气口连通，所述的膨胀机的出气口经冷媒系统与燃料电池堆的阳极入口连接。
更进一步地，所述的车用电器包括备用制冷机组，以在冷媒系统供冷不足时补充冷量。
更进一步地，所述的冷媒采用R134a。
更进一步地，所述的燃料电池堆采用质子交换膜燃料电池堆。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种用于冷藏车的氢燃料电池供能系统，将氢气与氧气中储存的化学能转化为电能供冷藏车使用，清洁环保，大大延长了冷藏车的续航时间。
(2)本发明的一种用于冷藏车的氢燃料电池供能系统，将高压氢气经膨胀机降压膨胀后产生低温氢气，为冷媒系统供冷，合理利用了低温氢气的内能，提高了氢气的能源利用率。
(3)本发明的一种用于冷藏车的氢燃料电池供能系统，将高压储氢瓶中的压力能回收利用，转化为机械能带动空气压缩机运转，进一步提高了氢气的能源利用率。
(4)本发明的一种用于冷藏车的氢燃料电池供能系统，高效利用了氢气的内能、压力能和化学能，极大地提高了能量的综合利用率，完全符合节能减排的发展要求，具有极高的推广价值。
附图说明
图1为本发明的一种用于冷藏车的氢燃料电池供能系统的原理框架图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。
本发明的一种用于冷藏车的氢燃料电池供能系统，包括高压储氢瓶、膨胀机、冷媒系统、空气压缩机、燃料电池堆、DC-DC变换器以及逆变器，高压储氢瓶的出气口与膨胀机的进气口连通，膨胀机的出气口经冷媒系统与燃料电池堆的阳极入口连接，冷媒系统中的冷媒与低温氢气换热后为冷藏车厢提供冷量，膨胀机的叶轮轴与空气压缩机的动力输入端传动连接，空气压缩机的出气口与燃料电池堆的阴极入口连接，燃料电池堆的电能输出端经DC-DC变换器与逆变器的输入端口连接，逆变器的输出端口与冷藏车的驱动电机及车用电器连接。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例
本发明的一种用于冷藏车的氢燃料电池供能系统，包括高压储氢瓶、膨胀机、冷媒系统、空气压缩机、燃料电池堆、DC-DC变换器以及逆变器。高压储氢瓶的出气口与膨胀机的进气口连通，膨胀机的出气口经冷媒系统与燃料电池堆的阳极入口连接。高压储氢瓶中的高压氢气通过膨胀机降压产生低温氢气，低温氢气与冷媒系统中的冷媒换热后进入燃料电池堆阳极入口。冷媒系统中的冷媒与低温氢气换热后为冷藏车厢提供冷量。膨胀机的叶轮轴与空气压缩机的动力输入端传动连接，空气压缩机的出气口与燃料电池堆的阴极入口连接，用于向燃料电池堆阴极提供空气。
进入阳极的氢气和进入阴极的氧气在燃料电池堆内经过电化学反应，产生电能。燃料电池堆的电能输出端经DC-DC变换器与逆变器的输入端口连接。DC-DC变换器将燃料电池堆的输出电压增压为固定电压后，再由逆变器将DC-DC变换器输出的直流电转换为交流电。逆变器的输出端口与冷藏车的驱动电机及车用电器连接，为驱动电机和车用电器供电。
本实施例的车用电器包括备用制冷机组，以在冷媒系统供冷不足时补充冷量。在低温氢气提供的冷量不足或冷媒系统发生故障时，备用制冷机组向冷藏车厢补充冷量以满足制冷需求。
本实施例的冷媒可采用R134a等常用冷媒。
本实施例的燃料电池堆优选质子交换膜燃料电池堆。
本发明的一种用于冷藏车的氢燃料电池供能系统，高压氢气经降压膨胀后为冷媒系统供冷，且将氢气及氧气中储存的化学能转化为电能供冷藏车使用，清洁环保，延长了冷藏车的续航时间，同时将高压储氢瓶中的压力能回收利用，转化为机械能带动空气压缩机运转，开发利用了氢气的内能、压力能和化学能，极大地提高了能量的综合利用率，完全符合节能减排的发展要求，具有极高的推广价值。
以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于冷藏车的氢燃料电池供能系统，其特征在于：包括高压储氢瓶、膨胀机、冷媒系统、空气压缩机、燃料电池堆、DC-DC变换器以及逆变器，所述的高压储氢瓶中的高压氢气通过膨胀机降压产生低温氢气，所述的低温氢气与冷媒系统中的冷媒换热后进入燃料电池堆阳极入口，所述的冷媒系统中的冷媒与低温氢气换热后为冷藏车厢提供冷量，所述的膨胀机的叶轮轴与空气压缩机的动力输入端传动连接，所述的空气压缩机的出气口与燃料电池堆的阴极入口连接，所述的燃料电池堆的电能输出端经DC-DC变换器与逆变器的输入端口连接，所述的逆变器的输出端口与冷藏车的驱动电机及车用电器连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于冷藏车的氢燃料电池供能系统，其特征在于：所述的高压储氢瓶的出气口与膨胀机的进气口连通，所述的膨胀机的出气口经冷媒系统与燃料电池堆的阳极入口连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于冷藏车的氢燃料电池供能系统，其特征在于：所述的车用电器包括备用制冷机组，以在冷媒系统供冷不足时补充冷量。
4.根据权利要求3所述的一种用于冷藏车的氢燃料电池供能系统，其特征在于：所述的冷媒采用R134a。
5.根据权利要求4任意一项所述的一种用于冷藏车的氢燃料电池供能系统，其特征在于：所述的燃料电池堆采用质子交换膜燃料电池堆。
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