CN114267853A - 利用燃料电池小循环冷却系统热量的液氢气化供应系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用燃料电池小循环冷却系统热量的液氢气化供应系统，包括储氢瓶、液氢气化器以及温控系统，其中储氢瓶内部存储有液氢，液氢气化器包括壳体以及设置于壳体内部的盘管，其中壳体上设有液氢入口和气氢出口，液氢入口通过盘管与气氢出口连通，储氢瓶与液氢入口连通，温控系统与气氢出口连通；壳体与外部的燃料电池的小循环冷却系统连通，且二者之间循环流动有燃料电池的冷却液，液氢通入液氢气化器后在盘管内与冷却液冷热交换变成气氢，随后气氢通过温控系统内通入燃料电池内；温控系统用以检测气氢温度是否满足燃料电池使用要求。本发明的系统不仅提高了能量的使用效率，同时也提升了氢气的使用安全系数。
Description
技术领域
本发明涉及氢燃料电池技术领域，尤其涉及一种利用燃料电池小循环冷却系统热量的液氢气化供应系统。
背景技术
燃料电池动力系统开始逐渐替换传统的内燃机动力系统，广泛应用于汽车、舰船、航空等交通运输设备。氢气是燃料电池系统的反应燃料，氢气携带量的多少决定了系统所能发出的总电量。现阶段使用燃料电池动力系统的设备绝大部分是以高压气态的形式来存储氢气，但该方式存在“储氢量小、高压氢气易泄露”等不利因素；而液态氢具有“体积密度高、储氢量大、工作压力较低”等特点，与其他储氢方式相比有较明显的竞争优势，但是使用燃料电池动力系统的设备在实际过程中所需的氢气为气态氢，这就导致在使用氢气时需要提前将液态氢转换成气态氢，在传统的转换方法中是通过在液态氢出口处安置加热器，以使液态氢转换成气态氢，这种方法存在着一定的安全隐患，无法保证液态氢是否完全转换成气态氢，并且也无法确保转成后的气态氢的压力是否达到燃料电池动力系统的使用需求，同时这种方法通过加设加热器导致了能源的浪费及成本的提高。
发明内容
有鉴于此，为了提高燃料电池动力系统氢气的使用安全系数，以及节省能耗，提高能源的使用效率，本发明的实施例提供了一种利用燃料电池小循环冷却系统热量的液氢气化供应系统。
本发明的实施例提供的一种利用燃料电池小循环冷却系统热量的液氢气化供应系统，包括储氢瓶、液氢气化器以及温控系统，其中：
所述储氢瓶用以存储液氢；
所述液氢气化器连接外部的燃料电池的小循环冷却系统，以使冷却液于所述液氢气化器与所述小循环冷却系统之间循环流动，所述液氢气化器一端连接所述储氢瓶、另一端连接所述燃料电池，所述液氢由所述储氢瓶通入所述液氢气化器时与所述冷却液冷热交换变成气氢，所述气氢由所述液氢气化器通入所述燃料电池内；
所述温控系统用于检测通入所述燃料电池前的气氢的温度，并与设定的温度范围进行比较，在检测到的所述气氢的温度不在所述设定温度范围内时阻断所述气氢进入所述燃料电池。
进一步地，所述液氢气化器包括壳体、以及设置于所述壳体内部的盘管，所述壳体上设有液氢入口和气氢出口，所述液氢入口通过所述盘管与所述气氢出口连通，所述储氢瓶与所述液氢入口连通，所述气氢出口连通所述燃料电池，所述液氢通入所述液氢气化器后在所述盘管内与所述冷却液冷热交换变成气氢，所述气氢通过所述气氢出口通入所述燃料电池内。
进一步地，所述温控系统包括气氢管道、温度传感器、电磁阀、以及控制器，其中所述气氢管道一端连通所述液氢气化器、另一端与所述燃料电池连通，所述温度传感器和所述电磁阀沿着所述气氢流动方向依次设置在所述气氢管道上，所述温度传感器和所述电磁阀均与所述控制器通信连接。
进一步地，所述温度传感器用以检测所述气氢管道内的所述气氢的温度并将温度数值传送至所述控制器内，所述控制器用以判断所述气氢的温度数值是否在所述设定温度范围内，并在判断结果为不在所述设定温度范围内时控制所述电磁阀切断。
进一步地，所述气氢管道上沿着所述气氢流动方向还设有过滤器和稳压调节器，所述过滤器和所述稳压调节器位于所述电磁阀的下游，所述过滤器用以过滤所述气氢，所述稳压调节器用以调节所述气氢的压力。
进一步地，所述壳体为圆柱形腔体结构，其内腔用以容置所述冷却液。
进一步地，所述壳体上还设有冷却液入口和冷却液出口，所述小循环冷却系统分别连通所述冷却液入口和所述冷却液出口，以使所述冷却液通过所述冷却液入口进入所述壳体内腔、通过所述冷却液出口回入所述小循环冷却系统内。
进一步地，所述壳体采用隔热材料制成。
进一步地，所述盘管外形为螺旋状或折管状。
进一步地，所述设定温度范围为-30℃～+85℃。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的一种利用燃料电池小循环冷却系统热量的液氢气化供应系统，通过所述液氢气化器来利用燃料电池的小循环冷却系统所吸收的热量来使液氢气化，提升了能量的使用效率以及降低成本；通过所述盘管使液氢充分与燃料电池的小循环冷却系的冷却液接触，确保液氢能够充分气化；通过所述温度传感器和所述电磁阀来确保输出的氢气为充分气化的气态氢；通过所述过滤器确保输出的气氢的清洁性；通过稳压调节器来调节输出的气氢的压力，以使其满足燃料电池的使用要求。
附图说明
图1是本发明的一种利用燃料电池小循环冷却系统热量的液氢气化供应系统的示意图；
图2是图1中液氢气化器2的结构示意图；
图中：1-储氢瓶、2-液氢气化器、201-壳体、202-盘管、203-液氢入口、204-气氢出口、205-冷却液入口、206-冷却液出口、3-温控系统、301-气氢管道、302-温度传感器、303-电磁阀、304-控制器、305-过滤器、306-稳压调节器、4-小循环冷却系统、5-燃料电池。
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利用燃料电池小循环冷却系统热量的液氢气化供应系统，其包括：储氢瓶1、液氢气化器2、以及温控系统3。
所述液氢气化器2一端与所述储氢瓶1连通、另一端与温控系统3连通，所述温控系统3的另一端连通外部的燃料电池5，所述液氢气化器2还与外部的燃料电池的小循环冷却系统4连通且二者之间循环流动有燃料电池的冷却液，所述储氢瓶1内存储有液氢，所述液氢通入所述液氢气化器2后与所述液氢气化器2内部的所述燃料电池冷却液进行冷热交换，这样就可以让进入到所述液氢气化器2内部的所述液氢转换成气氢，所述气氢通过所述温控系统3进入外部的所述燃料电池5内。
请参考图2，所述液氢气化器2包括壳体201以及设置在所述壳体201内部的盘管202，在本实施例中，所述壳体201的外形为圆柱形腔体，采用的是隔热材料制成，所述盘管202外形为螺旋状或折管状，在本实施例中盘管202外形为螺旋状；所述壳体201左、右端分别设有液氢入口203和气氢出口204，所述液氢入口203通过所述盘管202与所述气氢出口204连通，所述储氢瓶1与所述液氢入口203连通，且所述储氢瓶1内的所述液氢通过所述液氢入口203进入所述盘管202内；所述气氢出口204与所述温控系统3连通。
所述壳体201上端的两侧分别设有冷却液入口205和冷却液出口206，外部的所述小循环冷却系统4分别连通所述冷却液入口205和所述冷却液出口206，并与所述壳体201的内腔形成闭环，这样就可以让所述小循环冷却系统4内部的所述冷却液从所述冷却液入口205进入所述壳体201的内腔里，并从所述冷却液出口206回入所述小循环冷却系统4内，所述壳体201的内腔用以容置所述冷却液，从而就可让所述盘管202内的所述液氢与所述壳体201内的所述冷却液发生冷热交换，进而使所述液氢转换成所述气氢，所述气氢通过所述气氢出口204进入到所述温控系统3内。
所述温控系统3包括气氢管道301、温度传感器302、电磁阀303以及控制器304，其中所述气氢管道301一端与所述气氢出口204连通、另一端与外部的所述燃料电池5连通，用以将所述气氢输送至所述燃料电池5内，所述温度传感器302和所述电磁阀303沿着所述气氢流动方向依次设置在所述气氢管道301上，所述控制器304分别与所述温度传感器302和所述电磁阀303通信连接，所述温度传感器302用以检测所述气氢管道301内的所述气氢的温度并将温度数值传送至所述控制器304，所述控制器304用以判断所述气氢的温度数值是否在设定的温度范围内，并在判断结果为不在所述设定温度范围内时控制所述电磁阀303切断，这样就可以阻断未气化的所述液氢或温度过高的所述气氢进入所述燃料电池5内；在本实施例中，所述设定温度范围为-30℃～+85℃。
所述气氢管道301上沿着所述气氢流动方向还设有过滤器305和稳压调节器306，所述过滤器305和所述稳压调节器306沿着所述气氢管道301内所述气氢的流动方向位于所述电磁阀303的下游，所述过滤器305用以过滤所述气氢，所述稳压调节器306用以调节所述气氢的压力，这样就可以确保进入到所述燃料电池5内的所述气氢达到燃料电池使用的要求。
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 (10)
1.利用燃料电池小循环冷却系统热量的液氢气化供应系统，其特征在于，包括储氢瓶、液氢气化器以及温控系统，其中：
所述储氢瓶用以存储液氢；
所述液氢气化器连接外部的燃料电池的小循环冷却系统，以使冷却液于所述液氢气化器与所述小循环冷却系统之间循环流动，所述液氢气化器一端连接所述储氢瓶、另一端连接所述燃料电池，所述液氢由所述储氢瓶通入所述液氢气化器时与所述冷却液冷热交换变成气氢，所述气氢由所述液氢气化器通入所述燃料电池内；
所述温控系统用于检测通入所述燃料电池前的气氢的温度，并与设定的温度范围进行比较，在检测到的所述气氢的温度不在所述设定温度范围内时阻断所述气氢进入所述燃料电池。
2.如权利要求1所述的利用燃料电池小循环冷却系统热量的液氢气化供应系统，其特征在于：所述液氢气化器包括壳体、以及设置于所述壳体内部的盘管，所述壳体上设有液氢入口和气氢出口，所述液氢入口通过所述盘管与所述气氢出口连通，所述储氢瓶与所述液氢入口连通，所述气氢出口连通所述燃料电池，所述液氢通入所述液氢气化器后在所述盘管内与所述冷却液冷热交换变成气氢，所述气氢通过所述气氢出口通入所述燃料电池内。
3.如权利要求1所述的利用燃料电池小循环冷却系统热量的液氢气化供应系统，其特征在于：所述温控系统包括气氢管道、温度传感器、电磁阀、以及控制器，其中所述气氢管道一端连通所述液氢气化器、另一端与所述燃料电池连通，所述温度传感器和所述电磁阀沿着所述气氢流动方向依次设置在所述气氢管道上，所述温度传感器和所述电磁阀均与所述控制器通信连接。
4.如权利要求3所述的利用燃料电池小循环冷却系统热量的液氢气化供应系统，其特征在于：所述温度传感器用以检测所述气氢管道内的所述气氢的温度并将温度数值传送至所述控制器内，所述控制器用以判断所述气氢的温度数值是否在所述设定温度范围内，并在判断结果为不在所述设定温度范围内时控制所述电磁阀切断。
5.如权利要求3所述的利用燃料电池小循环冷却系统热量的液氢气化供应系统，其特征在于：所述气氢管道上沿着所述气氢流动方向还设有过滤器和稳压调节器，所述过滤器和所述稳压调节器位于所述电磁阀的下游，所述过滤器用以过滤所述气氢，所述稳压调节器用以调节所述气氢的压力。
6.如权利要求1所述的利用燃料电池小循环冷却系统热量的液氢气化供应系统，其特征在于：所述壳体为圆柱形腔体结构，其内腔用以容置所述冷却液。
7.如权利要求6所述的利用燃料电池小循环冷却系统热量的液氢气化供应系统，其特征在于：所述壳体上还设有冷却液入口和冷却液出口，所述小循环冷却系统分别连通所述冷却液入口和所述冷却液出口，以使所述冷却液通过所述冷却液入口进入所述壳体内腔、通过所述冷却液出口回入所述小循环冷却系统内。
8.如权利要求2所述的利用燃料电池小循环冷却系统热量的液氢气化供应系统，其特征在于：所述壳体采用隔热材料制成。
9.如权利要求1所述的利用燃料电池小循环冷却系统热量的液氢气化供应系统，其特征在于：所述盘管外形为螺旋状或折管状。
10.如权利要求1所述的利用燃料电池小循环冷却系统热量的液氢气化供应系统，其特征在于：所述设定温度范围为-30℃～+85℃。
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