CN111276715A - 一种用于有机液体燃料电池汽车的有机液体加热保温装置 - Google Patents

一种用于有机液体燃料电池汽车的有机液体加热保温装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种用于有机液体燃料电池汽车的有机液体加热保温装置。调节高温有机液体存储单元流向燃料电池管道的流量，确保燃料电池的发电量与汽车电能需求量的匹配。为保证其流动性和有机液体脱氢效率，需要将有机液体加热到较高的温度，本申请中通过加热控制单元对有机液体加热，低温有机液体存储单元将有机液体加热到熔点以上保证有机液体的流动性不受影响；高温有机液体存储单元将有机液体加热到有机液体脱氢最佳反应温度，实现有机液体进入燃料电池中在达到最佳反应温度。加热控制单元分别监测低温、高温有机液体存储单元内的有机液体温度，调节电磁加热装置的功率，保证低温有机液体的流动性和高温有机液体的温度准确性不受影响。

Description

一种用于有机液体燃料电池汽车的有机液体加热保温装置
技术领域
本申请涉及有机液体燃料电池汽车领域，尤其涉及一种用于有机液体燃料电池汽车的有机液体加热保温装置。
背景技术
目前，有机液体燃料电池汽车采用的有机液体的熔点较高，多数有机液体的熔点都高于40℃，在有机液体脱氢过程中需要将有机液体加热到一定的温度，大多在150℃以上。为保证有机液体的流动性和反应的速度，需要对有机液体进行加热到指定温度并保温。燃料电池中进行有机液体脱氢反应，脱氢反应产生的氢气与氧气发生非燃烧稳定反应产生电能。因此，为保证汽车燃料电池的输出功率不受影响，保证脱氢反应产生的氢气量与氧气反应产生的电能满足汽车实时功率需求，需要实时保证达到最佳反应温度的有机液体量于功率基本匹配。为保证电能供需的平衡，需要解决两个问题：第一、有机液体流量供给；第二、有机液体最佳反应温度。但汽车的自身的蓄电池容量有限，如果对所有有机液体都加热到最佳反应温度，必然降低其综合能源效率；若无法将有机液体加热到最佳反应温蒂，必然降低有机液体的脱氢效率，造成有机液体的不完全反应，同样降低有机液体的综合能源效率。
因此，如何对机液体燃料电池汽车中的机液体加热到指定温度并进行保温成为亟待解决的问题。
发明内容
本申请实施例示出的技术方案的目的在于提供种用于有机液体燃料电池汽车的有机液体加热和保温装置，已解决现有技术存在的技术问题。
本申请实施例示出一种用于有机液体燃料电池汽车的有机液体加热保温装置，低温有机液体存储单元、高温有机液体存储单元和加热控制单元，其中：
所述加热控制单元分别与所述低温有机液体存储单元和所述高温有机液体存储单元连接，用于接收安装在所述低温有机液体存储单元和所述高温有机液体存储单元中的温度监测模块中的数据，根据温度数据调节加热装置的功率；
所述低温有机液体存储单元用于存储固态有机液体和低温有机液体，通过管道与所述高温有机液体存储单元相连；
所述高温有机液体存储单元用于存储高温有机液体，通过管道与所述低温有机液体存储单元相连，并通过管道与燃料电池组相连，所述高温有机液是指加热到有机液体脱氢反应温度后的有机液体。
可选择的，所述低温有机液体存储单元包括：有机液体加注管道、低温有机液体存储箱、低温有机液体输送管道；
所述有机液体加注管道用于加注有机液体，与所述低温有机液体存储箱连接；
所述低温有机液体存储箱与所述低温有机液体输送管道相连；
所述低温有机液体输送管道，内部设有防止有机液体逆流的装置，有机液体只能由所述低温有机液体存储单元流向所述高温有机液体存储单元。
可选择的，所述高温有机液体存储单元包括：高温有机液体存储箱、控制阀、高温有机液体输送管道；
所述高温有机液体存储箱，内部充满有机液体，一侧与所述低温有机液体输送管道相连，一侧与所述高温有机液体输送管道相连，用于存储高温有机液体；
所述控制阀用于控制高温有机液体流向燃料电池组的流量，控制阀内有机液体流量的大小与燃料电池输出功率匹配，提供相匹配的有机液体，保证燃料电池功率输出不受影响；
所述高温有机液体存输送管道用于将高温有机液体输送至燃料电池组进行脱氢反应。
可选择的，所述加热控制单元包括：低温监测模块、高温监测模块、低温加热模块、高温加热模块和加热电源模块；
所述低温监测模块为带浮力的温度传感器和数据传输线，用于监测低温有机液体存储箱内有机液体的温度，并将温度数据传递给所述加热电源模块；
所述高温监测模块安装在高温有机液体存储箱的顶部，用于监测高温有机液体存储箱内有机液体的温度，并将温度数据传递给所述加热电源模块；
所述低温加热模块，与所述加热电源模块相连，用于加热低温有机液体存储箱内的有机液体；
所述高温加热模块，与所述加热电源模块相连，用于加热高温有机液体存储箱内的有机液体；
所述加热电源模块与所述低温监测模块连接，用于接收所述低温监测模块的温度数据，根据所述温度数据调节输出功率；
所述加热电源模块与高温监测模块连接，用于接收高温监测模块的温度数据，根据所述温度数据调节输出功率。
可选择的，所述高温加热模块和低温加热模块均采用电磁加热装置。
可选择的，所述低温监测模块内部设有带浮力的温度传感器；
所述高温监测模块为固定式温度传感器。
可选择的，所述高温有机液体存储箱和所述低温有机液体存储箱均采用防腐蚀的铁磁性材料，所述铁磁性材料具有较好的传热性。
可选择的，所述高温有机液体输送管道和所述低温有机液体输送管道为均采用非磁性材料，所述非磁性材料导热性能较差。
可选择的，所述控制阀为电子控制节流阀，用于根据燃料电池组功率大小调节流量。
可选择的，所述有机液体加注管道为非导磁材料，带有带螺纹的密封塞。
由以上技术方案可知，本申请实施例提供一种用于有机液体燃料电池汽车的有机液体加热保温装置，所述装置包括低温有机液体存储单元、高温有机液体存储单元、加热控制单元。运行过程中根据汽车实时功率需要，调节进入燃料电池中参与反应的有机液体量，具体控制方法为调节高温有机液体存储单元流向燃料电池管道的流量，确保燃料电池的发电量与汽车电能需求量的匹配，实现有机液体燃料电池汽车电能的供需平衡。由于有机液体在常温常压下多为固态，为保证其流动性和有机液体脱氢效率，需要将有机液体加热到较高的温度，为节省加热过程中的电能消耗，提高有机液体燃料电池的效率，通过加热控制单元对有机液体进行分级加热，即：低温有机液体存储单元将有机液体加热到熔点以上，保证有机液体的流动性不受影响；高温有机液体存储单元将有机液体加热到有机液体脱氢最佳反应温度，实现有机液体进入燃料电池中在温度这一维度上达到最佳反应条件。加热控制单元分别监测低温、高温有机液体存储单元内的有机液体温度，调节电磁加热装置的功率，保证低温有机液体的流动性和高温有机液体的温度准确性不受影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的用于有机液体燃料电池汽车的有机液体加热保温装置的结构框图；
图2为本申请提供的用于有机液体燃料电池汽车的有机液体加热保温装置的结构图；
图3为本申请提供的用于有机液体燃料电池汽车的有机液体加热保温装置的工作原理图。
图中，1-低温有机液体存储单元；2-高温有机液体存储单元；3-加热控制单元；11-有机液体加注管道；12-低温有机液体存储箱；13-低温有机液体输送管道；21-高温有机液体存储箱；22-控制阀；23-高温有机液体输送管道；31-低温监测模块；32-高温监测模块；33-低温加热模块；34-高温加热模块；35-加热电源模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，本申请提供了一种用于有机液体燃料电池汽车的有机液体加热保温装置，包括：低温有机液体存储单元1、高温有机液体存储单元2和加热控制单元3，其中：
所述加热控制单元3与低温有机液体存储单元1和高温有机液体存储单元连接2；
所述低温有机液体存储单元1用于存储加注的固态有机液体和低温有机液体，并通过管道与所述高温有机液体存储单元2相连；
所述高温有机液体存储单元2用于存储加热到有机液体脱氢反应温度后的有机液体，通过管道与所述低温有机液体存储单元1相连，并通过管道与燃料电池组相连；
所述加热控制单元3分别于低温有机液体存储单元1和高温有机液体存储单元2相连，用于接收安装在所述低温有机液体存储单元1和高温有机液体存储单元2中的温度监测模块中的数据，根据温度数据调节加热装置的功率，保证有机液体满足所需加热温度。
具体的，可以参阅图2，所述低温有机液体存储单元1包括：有机液体加注管道11、低温有机液体存储箱12和低温有机液体输送管道13。
所述有机液体加注管道11用于加注新的有机液体，与所述低温有机液体存储箱12连接，用以防止有机液体泄漏以及和空气直接接触。
所述低温有机液体存储箱12用于存储有机液体，是低温有机液体热传导介质，与所述低温有机液体输送管道13相连，该有机液体的温度高于有机液体的熔点，因此具有较好的流动性。
所述低温有机液体输送管道13与所述高温有机液体存储箱21相连，内部设有防止有机液体逆流的装置，有机液体只能由所述低温有机液体存储单元1流向所述高温有机液体存储单元2。
所述高温有机液体存储单元2包括：高温有机液体存储箱21、控制阀22和高温有机液体输送管道23；
所述高温有机液体存储箱21，内部充满有机液体，一侧与所述低温有机液体输送管道13相连，一侧与所述高温有机液体输送管道23相连。用于存储高温有机液体，也是加热有机液体的热传导介质；
所述控制阀22用于控制高温有机液体流向燃料电池组的流量，控制阀内有机液体流量的大小与燃料电池输出功率匹配，提供相匹配的有机液体，保证燃料电池功率输出不受影响；
所述高温有机液体存输送管道23用于将高温有机液体输送至燃料电池组进行脱氢反应。
所述加热控制单元3，包括：低温监测模块31、高温监测模块32、低温加热模块33、高温加热模块34、加热电源模块35；
所述低温监测模块31为带浮力的温度传感器和数据传输线，用于监测低温有机液体存储箱12内有机液体的温度，并将温度数据传递给所述加热电源模块35；
所述高温监测模块32为安装在高温有机液体存储箱21内顶部的温度传感器和数据传输线，用于监测高温有机液体存储箱内有机液体的温度，并将温度数据传递给所述加热电源模块35；
所述低温加热模块33为加热装置，与所述加热电源模块35相连，用于加热低温有机液体存储箱12内的有机液体；
所述高温加热模块34为加热装置，与所述加热电源模块35相连，用于加热高温有机液体存储箱21内的有机液体；
所述加热电源模块35与所述低温监测模块31、高温监测模块相连32，接收所述低温监测模块31、高温监测模块32的温度数据，调节输出功率，达到调节所述低温加热模块33、高温加热模块34的作用，保证加热温度满足有机液体温度要求。
优选的，所述高温加热模块34和低温加热模块33采用电磁加热装置，通过调节线圈电流控制加热温度；
可选的，所述低温监测模块31内部设有带浮力的温度传感器和数据传输线，温度传感器能够承受较高温度，且传感器材料不会和有机液体发生反应。且传感器材料与所述低温有机液体存储箱壁发生碰撞不易损坏，表面有碰撞缓冲材料；
可选的，所述高温监测模块32为固定式温度传感器和数据传输线，能够承受高温和一定的压力；
优选的，所述高温有机液体存储箱21和所述低温有机液体存储箱12为防腐蚀的铁磁性材料，传热性较好。
优选的，所述高温有机液体输送管道23和所述低温有机液体输送管13道为非磁性材料，导磁性和导热性较差；
可选的，所述控制阀22为电子控制节流阀，能够根据燃料电池组功率大小调节流量；
可选的，有机液体加注管道11为非导磁材料，且带有带螺纹的密封塞，确保低温有机液体与空气不直接接触；
优选的，所述加热电源模块35为车载自充电电池，温度对电池性能影响较小，并含有监测剩余电量功能。
本申请实施例示出的装置的工作过程可以参阅图3，本申请示出的用于有机液体燃料电池汽车的有机液体加热保温装置包括：低温有机液体存储单元1、高温有机液体存储单元2和加热控制单元3，其中：所述低温有机液体存储单元1、所述高温有机液体存储单元2均与所述加热控制单元3连接。本申请提供的用于有机液体燃料电池汽车的有机液体加热保温装置，有机液体加注站通过有机液体加注管道11将液态有机液体加注至低温有机液体存储箱内，在有机液体燃料电池汽车长时间静置的状态下，为节省不必要的加热能耗，采用电磁加热方式实现有机液体的快速加热方法。首先启动车辆后，低温监测模块31和高温监测模块32分别监测得到低温有机液体存储箱12和高温有机液体存储箱21内有机液体温度，低温有机液体存储箱内有机液体此时为固态，通过低温加热模块33将有机液体加热至液态，同时高温有机液体存储箱21内有机液体也是固态，为不影响车辆行驶，高温有机液体存储箱内有机液体较少，可以通过电磁加热快速加热至有机液体脱氢反应要求温度，低温有机液体存储箱12也将有机液体加热至液态，保证低温有机液体的流动性不受影响，然后根据监测的温度调节加热电源模块的输出功率，保证低温有机液体存储箱12和高温有机液体存储箱21内有机液体的温度达到设定温度值。整个过程为燃料电池消耗高温有机液体，高温有机液体存储箱通过高温有机液体输送管道23将有机液体输送至燃料电池组中进行脱氢反应，然后低温有机液体存储箱将低温有机液体通过低温有机液体输送管道13输送至高温有机液体存储箱21内，保证高温有机液体存储箱21时刻保持充满状态。为保证高温有机液体存储箱21和低温有机液体存储箱12内有机液体温度，需要实时监测器内部温度，通过加热电源模块35控制高温加热模块34和低温加热模块33的功率，保证高温有机液体存储箱21和低温有机液体存储箱12内液体温度，实现加热保温的功能。由于高温有机液体箱21内的有机液体消耗量受燃料电池功率影响，需要实时根据高温监测模块32的温度数据，对有机液体进行加热，保证高温有机液体温度变化较小；而低温有机液体存储箱12内只需要保证有机液体为液态，有机液体的消耗导致低温有机液体存储箱内有机液体存量减少，可以调节加热电源功率，适当减小电磁加热电流。通过高温有机液体存储单元2和低温有机液体存储单元1的协调，保证有机液体燃料电池所需的有机液体均达到最佳反应温度并按需供给。解决有机液体燃料电池汽车中有机液体加热和保温的技术难题，提高有机液体的综合能源效率。
以上仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种用于有机液体燃料电池汽车的有机液体加热保温装置，其特征在于，包括：低温有机液体存储单元(1)、高温有机液体存储单元(2)和加热控制单元(3)，其中：
所述加热控制单元(3)分别与所述低温有机液体存储单元(1)和所述高温有机液体存储单元(2)连接，用于接收安装在所述低温有机液体存储单元(1)和所述高温有机液体存储单元(2)中的温度监测模块中的数据，根据温度数据调节加热装置的输出功率；
所述低温有机液体存储单元(1)用于存储固态有机液体和低温有机液体，通过管道与所述高温有机液体存储单元(2)相连；
所述高温有机液体存储单元(2)用于存储高温有机液体，通过管道与所述低温有机液体存储单元(1)相连，并通过管道与燃料电池组相连，所述高温有机液是指加热到有机液体脱氢反应最佳温度条件后的有机液体。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述低温有机液体存储单元(1)包括：有机液体加注管道(11)、低温有机液体存储箱(12)、低温有机液体输送管道(13)；
所述有机液体加注管道(11)用于加注固态有机液体和低温有机液体，与所述低温有机液体存储箱(12)连接；
所述低温有机液体存储箱(12)与所述低温有机液体输送管道(13)相连；
所述低温有机液体输送管道(13)，内部设有防止低温有机液体逆流的装置，低温有机液体只能由所述低温有机液体存储单元(1)流向所述高温有机液体存储单元(2)。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述高温有机液体存储单元(2)包括：高温有机液体存储箱(21)、控制阀(22)和高温有机液体输送管道(23)；
所述高温有机液体存储箱(21)，内部充满高温有机液体，一侧与所述低温有机液体输送管道(13)相连，一侧与所述高温有机液体输送管道(23)相连，用于存储高温有机液体；
所述控制阀(22)用于控制高温有机液体流向燃料电池组的流量，控制阀(22)内有机液体流量的大小与燃料电池输出功率匹配，保证燃料电池功率输出不受影响；
所述高温有机液体存输送管道(23)用于将高温有机液体输送至燃料电池组进行脱氢反应。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述加热控制单元(3)包括：低温监测模块(31)、高温监测模块(32)、低温加热模块(33)、高温加热模块(34)和加热电源模块(35)；
所述低温监测模块(31)为带浮力的温度传感器和数据传输线，用于监测低温有机液体存储箱(12)内有机液体的温度，并将温度数据传递给所述加热电源模块(35)；
所述高温监测模块(32)安装在高温有机液体存储箱(21)的顶部，用于监测高温有机液体存储箱(21)内有机液体的温度，并将温度数据传递给所述加热电源模块(35)；
所述低温加热模块(33)，与所述加热电源模块(35)相连，用于加热低温有机液体存储箱(12)内的固态有机液体和低温有机液体；
所述高温加热模块(34)，与所述加热电源模块(35)相连，用于加热高温有机液体存储箱(21)内的有机液体；
所述加热电源模块(35)与所述低温监测模块(31)连接，用于接收所述低温监测模块(31)的温度数据，根据所述温度数据调节输出功率；
所述加热电源模块(35)与高温监测模块(32)连接，用于接收高温监测模块(32)的温度数据，根据所述温度数据调节输出功率。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述高温加热模块(34)和低温加热模块(33)均采用电磁加热装置。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述低温监测模块(31)内部设有带浮力的温度传感器；
所述高温监测模块(32)为固定式温度传感器。
7.根据权利要求1-6任一项所述的装置，其特征在于，所述高温有机液体存储箱(21)和所述低温有机液体存储箱(12)均采用防腐蚀的铁磁性材料，所述铁磁性材料具有较好的传热性。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述高温有机液体输送管道(23)和所述低温有机液体输送管道(13)为均采用非磁性材料，所述非磁性材料导热性能较差。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述控制阀(22)为电子控制节流阀，用于根据燃料电池组功率大小调节流量。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述有机液体加注管道(11)为非导磁材料，带有带螺纹的密封塞。
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