CN117790836A - 燃料电池换热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃料电池换热系统，所述燃料电池换热系统包括：空压机，空压机包括压气机和膨胀机，压气机设有高温气体出口，膨胀机设有空气进气入口；换热结构，换热结构包括第一换热入口、第一换热出口、第二换热入口、第二换热出口，第一换热入口与高温气体出口连通，第一换热出口与第一换热入口之间连通有第一换热流道，第二换热入口与第二换热出口之间连通有第二换热流道，第一换热流道和第二换热流道在换热结构内换热，第二换热出口与空气进气入口连通。本发明实施例的燃料电池换热系统，能实现能源合理应用，且膨胀机的回收效率高，寿命延长，同时进入燃料电池系统的压缩空气满足反应温度要求。

Description

燃料电池换热系统

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种燃料电池换热系统。

背景技术

随着氢燃料电池系统在商用车上的率先应用，大功率、高效率、长寿命的燃料电池系统成为研发的重点，而空压机占据了燃料电池系统BOP附件总功耗的80％，如何提高空压机的效率，降低功耗就成为了重点研发的课题之一。

带膨胀机的空压机可以对燃料电池电堆电化学反应后对阴极排气进行回收，换为机械能辅助驱动压气机进行空气压缩，从而减少电机的输出功率，但是阴极排气的温度偏低，导致膨胀机的回收功率的偏低，同时排气中存在的液态水也影响了膨胀机的使用寿命，而同时，空压机的压气机由于空气被压缩后温度提升很高，在进入燃料电池系统之前需要额外进行冷却。

由此，入膨胀机的阴极排气温度和在进入燃料电池系统的压缩空气的温度不能被合理应用，且各自的温度分别不利于回收或者进入燃料电池系统的要求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种燃料电池换热系统，实现能源合理应用，且膨胀机的回收效率高，寿命延长，同时进入燃料电池系统的压缩空气满足反应温度要求。

根据本发明实施例的燃料电池换热系统，包括：空压机，所述空压机包括压气机和膨胀机，所述压气机设有高温气体出口，所述膨胀机设有空气进气入口；换热结构，所述换热结构包括第一换热入口、第一换热出口、第二换热入口、第二换热出口，所述第一换热入口与所述高温气体出口连通，所述第一换热出口与所述第一换热入口之间连通有第一换热流道，所述第二换热入口与所述第二换热出口之间连通有第二换热流道，所述第一换热流道和所述第二换热流道在所述换热结构内换热，所述第二换热出口与所述空气进气入口连通。

根据本发明实施例的燃料电池换热系统，将空压机的压气机出口气体与进入膨胀机的气体换热来提高进入膨胀机的气体温度，降低压气机的出口温度，从而实现能源合理应用，且膨胀机的回收效率高，寿命延长，同时进入燃料电池系统的压缩空气满足要求。

在一些实施例中，所述换热结构包括换热器和中冷器，所述第一换热入口、所述第二换热入口和所述第二换热出口均设于所述换热器，所述第二换热流道设于所述换热器内，所述第一换热出口设于所述中冷器，所述换热器和所述中冷器内均设有所述第一换热流道，且所述换热器内的第一换热流道和所述中冷器内的第一换热流道依次连通于所述第一换热入口与所述第一换热出口之间。

在一些实施例中，所述中冷器设有第三换热入口和第三换热出口，所述中冷器内还设有与所述第一换热流道换热的第三换热流道，所述第三换热流道连通于所述第三换热入口与所述第三换热出口之间，所述第三换热入口适于接入外部水源。

在一些实施例中，所述换热器包括第一换热芯体和第一壳体，所述第一换热芯体安装于所述第一壳体内，所述第一换热芯体内形成有沿第一方向延伸的所述第一换热流道，且所述第一换热芯体内形成有沿第二方向延伸的所述第二换热流道；所述中冷器包括第二换热芯体和第二壳体，所述第二换热芯体安装于所述第二壳体内，所述第二换热芯体内形成有沿第一方向延伸的所述第一换热流道，且所述第二换热芯体内形成有沿第二方向延伸的所述第三换热流道。

在一些实施例中，所述第二换热入口与所述第二换热出口分别位于所述第一壳体沿第二方向相对分布的两侧，所述第三换热入口与所述第三换热出口分别位于所述第二壳体沿第二方向相对分布的两侧。

在一些实施例中，所述第一换热芯体和所述第二换热芯体均包括第一波纹形翅片、第二波纹形翅片和隔板，所述第一波纹形翅片和所述第二波纹形翅片层叠分布且所述第一波纹形翅片和所述第二波纹形翅片之间设有所述隔板，所述第一波纹形翅片与所述隔板之间限定出所述第一换热流道，所述第二波纹形翅片与所述隔板之间限定出所述第二换热流道或所述第三换热流道。

在一些实施例中，所述第一波纹形翅片包括多个弯折相邻的第一子翅片部，多个所述第一子翅片部沿所述第二方向依次分布且相邻两个所述第一子翅片部之间形成有所述第一换热流道；所述第二波纹形翅片包括多个弯折相邻的第二子翅片部，多个所述第二子翅片部沿所述第一方向依次分布且相邻两个所述第二子翅片部之间形成有所述第二换热流道或所述第三换热流道。

在一些实施例中，所述第二壳体内在所述第二换热芯体的两端分别形成有第二侧部区域，两个所述第二侧部区域中均设有分流板，且使多个所述第三换热流道在所述第二壳体内呈S形连通于所述第三换热入口与所述第三换热出口之间。

在一些实施例中，所述第一换热芯体或所述第二换热芯体的所述第一波纹形翅片和所述第二波纹形翅片均为多个，且多个所述第一波纹形翅片和多个所述第二波纹形翅片沿第三方向交错分布，且任意相邻的所述第一波纹形翅片和所述第二波纹形翅片之间设有一个所述隔板。

在一些实施例中，所述第一壳体内在所述第一换热芯体的两端分别形成有第一侧部区域，一个所述第一侧部区域连通于所述第二换热入口与所述第一换热芯体的第二换热流道之间且另一个所述第一侧部区域连通于所述第二换热出口与所述第一换热芯体的第二换热流道之间；所述第一壳体内在远离所述第二壳体的一侧形成有第一端部区域，所述第一端部区域连通于所述第一换热入口与所述第一换热芯体的第一换热流道之间，所述第二壳体内在远离所述第一壳体的一侧形成有第二端部区域，所述第二端部区域连通于所述第一换热出口与所述第二换热芯体的第一换热流道之间。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例燃料电池换热系统的换热结构的简示图；

图2是本发明实施例换热结构为换热器和中冷器集成的简示图；

图3是本发明实施例换热结构为换热器和中冷器的剖视图；

图4是本发明实施例换热结构中包括中冷器的冷却水走向示意图；

图5是本发明实施例换热结构的换热器的第一换热芯体局部示意图；

图6是本发明实施例图5的A处的放大图；

图7是本发明实施例换热结构的中冷器的第二换热芯体示意图；

图8是本发明实施例图7的B处放大示意图。

附图标记：

换热结构100，

第一换热入口1，第一换热出口2，第二换热入口3，第二换热出口4，第二壳体5，第二侧部区域51，第一子区域511，分流板512，第二子区域513，第二端部区域52，

第三换热入口6，第三换热出口7，换热芯体8，第一换热芯体81，第二换热芯体82，第一壳体9，第一侧部区域91，第一端部区域92，挡板10，换热器11，中冷器12，第二波纹形翅片13，第二换热流道131，第一波纹形翅片14，第一换热流道141，隔板15，第二波纹形翅片16，第三换热流道161。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1-图8描述根据本发明实施例的燃料电池换热系统，将空压机的压气机出口气体与进入膨胀机的气体换热来提高进入膨胀机的气体温度，降低压气机的出口温度，从而实现能源合理应用，且膨胀机的回收效率高，寿命延长，同时进入燃料电池系统的压缩空气满足要求。

如图1-图8所示，根据本发明实施例的燃料电池换热系统，包括：空压机和换热结构100。

其中，空压机包括压气机和膨胀机，压气机设有高温气体出口，膨胀机设有空气进气入口；燃料电池堆在进行化学反应时，空压机压缩后的空气给燃料电池堆的阴极入口供气，使燃料电池堆可进行反应；同时，空压机内的膨胀机通过膨胀做功对阴极排气回收，回收气可以通过推动膨胀机里的涡轮旋转做功，涡轮和压气机的电机轴相连，从而使得压气机的电机输出功率减少，压气机的电机轴所连接的电机转动可用于压缩空气，也就是说，回收的气体可以转化为机械能辅助驱动压气机进行空气压缩，从而降低空压机对空气压缩的成本。

回收气体温度低且包括水蒸气，压气机出来的高温高压气体准备进入燃料电池反应堆的温度过高，本发明实施例通过换热结构100将压气机出来的高温高压气体与燃料电池堆阴极出来的回收气进行换热，换热后阴极出来的回收气进入膨胀机，而换热后的高温高压气体根据情况直接进入燃料电池堆阴极入口或者再次冷却后进入燃料电池堆阴极入口。

具体的，换热结构100包括第一换热入口1、第一换热出口2、第二换热入口3、第二换热出口4，第一换热入口1与高温气体出口连通，第一换热出口2与第一换热入口1之间连通有第一换热流道141，第二换热入口3与第二换热出口4之间连通有第二换热流道131，第一换热流道141和第二换热流道131内的气体在换热结构100内换热，第二换热出口4与空气进气入口连通。

也就是说，压气机出来的高温高压气体通过换热结构100的第一换热入口1进入换热结构100，同时从燃料电池堆阴极出来的回收气通过换热结构100的第二换热入口3进入换热结构100并与进入换热结构100的高温高压气体换热，来自压气机的高温高压气体在换热后从换热结构100的第一换热出口2流出，并且可根据情况进行后续的处理或者进入燃料电池阴极入口进行反应；同时，来自燃料电池堆阴极出口的回收气被换热后温度升高，并且通过第二换热出口4流出，进而流向空压机内的膨胀机，驱动膨胀机进一步辅助压气机进行压气工作。

实际设计时，第一换热入口1和第一换热出口2之间连通的第一换热流道141与第二换热入口3与第二换热出口4之间连通的第二换热流道131尽可能设置的较近，这样便于提高换热效率，进行有效换热。如第一换热流道141和第二换热流道131可以采用管路结构，或者可采用板式换热结构100，只要能使来自压气机的高温高压气体和来自燃料电池阴极出口的回收气有效的换热即可。

由此，通过换热结构100将燃料电池堆的阴极出口出来的回收气首先进行换热，同时也将压气机的高温气体出口出来的高温高压气体进入至换热结构100中并与燃料电池堆的阴极出口出来的气体进行换热，这样，既能使燃料电池堆的阴极出口出来的回收气升温，降低了燃料电池堆阴极排气的相对湿度，使得部分排气中的液态水发生相变转化为水蒸气，减少了液态的水滴对膨胀机的涡轮冲击，提升了膨胀机的寿命，同时，由于燃料电池堆阴极排气中液态水的减少，可以取消膨胀机前的气液分离器，降低系统复杂度，而气液分离器的取消会降低压损，提高了膨胀机的回收功率，提升了整机效率，降低功耗。从另一个角度说，回收气温度的升高可提高入膨胀机的阴极排气温度，提升排气工质的焓值，使得涡轮回收功率增加，提升空压机整机效率，降低功耗。

另外，压气机的高温高压气体能够得到冷却，不用单独设置冷却器进行冷却或者可以使用小体积的冷却器冷却即可，保证进入燃料电池堆的阴极的气体温度适宜，满足燃料电池堆的反应温度。

在一些实施例中，换热结构100包括换热器11和中冷器12，第一换热入口1、第二换热入口3和第二换热出口4均设于换热器11，第二换热流道131设于换热器11内，第一换热出口2设于中冷器12，换热器11和中冷器12内均设有第一换热流道141，且换热器11内的第一换热流道141和中冷器12内的第一换热流道141依次连通于第一换热入口1与第一换热出口2之间。

参照图2-4所示，当采用换热器11对进入燃料电池堆的阴极入口的高温高压气体和来自燃料电池堆的阴极出口的回收气进行换热冷却后，高温高压气体还未达到能直接进入燃料电池堆的阴极入口的温度，本发明实施例可通过中冷器12进一步对高温高压气体冷却。

实际中，首先将换热器11和中冷器12集成连接设置，将第一换热入口1、第二换热入口3和第二换热出口4均设于换热器11，将第一换热出口2设置在中冷器12，如将换热器11的第一换热入口1和中冷器12的第一换热出口2正对，并且将换热器11的第二换热入口3和换热器11的第二换热出口4正对。

也就是说，高温高压气体进入换热器11后与从第二换热入口3进入的燃料电池堆阴极回收气体换热，换热后的阴极回收气体从第二换热出口4流出并且流向膨胀机，而此时阴极回收气体与来自空压机的压气机的高温高压气体进行了初步换热。阴极回收气体换热后从第二换热出口4流向膨胀机，并从膨胀机进一步流向压气机，而高温高压气体还未达到进入燃料电池堆的阴极进行反应的要求，此时初步换热的高温高压气体进一步流向中冷器12，并且与中冷器12内的介质进行换热，并且通过中冷器12的第一换热出口2流出。本发明实施例通过将换热器11和中冷器12集成设置，可以减少换热结构100的复杂程度，节省空间，而且使初步换热后的高温高压气体可以直接并且短距离的进入中冷器12，冷却效果更好。

在一些实施例中，中冷器12设有第三换热入口6和第三换热出口7，中冷器12内还设有与第一换热流道141换热的第三换热流道161，第三换热流道161连通于第三换热入口6与第三换热出口7之间，第三换热入口6适于接入外部水源。

参照图2所示，第三换热入口6和第三换热出口7设于中冷器12的不同面，通过第三换热入口6将冷却介质，如冷却水注入中冷器12中，并且冷却水通过第三换热出口7流出，带走经过中冷器12的高温高压气体的热量，从而对来自空压机的高温高压气体进一步冷却。图3中的剖面图中未剖到第三换热入口6和第三换热出口7所在的位置，因而未示出第三换热入口6和第三换热出口7。

由此，中冷器12内部为空气和冷却水换热，实际操作时，可通过进入第三换热入口6的冷却液流量来调节第一换热出口2的压缩空气温度，以对即将进入燃料电池堆的压缩空气的温度更准确的控制。实际中，可将通过中冷器12换热后的压缩气直接接入阴极路的增湿器，增湿器可对阴极入口的空气提供适当的湿度，以确保电池系统正常运行，若湿度不足，会导致电池的膜电阻升高，电流传输受阻，从而影响电池的输出功率。

在一些实施例中，换热器11包括第一换热芯体81和第一壳体9，第一换热芯体81安装于第一壳体9内，第一换热芯体81内形成有沿第一方向延伸的第一换热流道141，且第一换热芯体81内形成有沿第二方向延伸的第二换热流道131；中冷器12包括第二换热芯体82和第二壳体5，第二换热芯体82安装于第二壳体5内，第二换热芯体82和第一换热芯体81共同组成了换热芯体8，第二换热芯体82内形成有沿第一方向延伸的第一换热流道141，且第二换热芯体82内形成有沿第二方向延伸的第三换热流道161。

实际中，第一换热流道141沿着图示中的左右方向延伸，第一换热流道141和第二换热流道131垂直设置，来自压气机的高温高压气体通过第一换热入口1进入第一换热流道141，而来自燃料电池堆的阴极回收气通过第二换热入口3进入第二换热流道131，并且第一换热流道141内的高温高压气体与第二换热流道131内的阴极回收气进行换热并且换热后的阴极回收气通过第二换热出口4流出。

也就是说，第一换热芯体81用于设置第一换热流道141和第二换热流道131，其中，第一换热流道141和第二换热流道131可为多个，多个第一换热流道141和多个第二换热流道131可满足气体大量的进入换热结构100中换热，也就是增加换热结构100可容纳气体的体积，保证第一换热流道141和第二换热流道131内的气体换热。

同时，第二换热芯体82也设有第一换热流道141，即，第一换热芯体81内的第一换热流道141和第二换热芯体82的第一换热流道141连通，同时，当高温高压气体通过第一换热入口1进入第一换热芯体81内并且与阴极回收气换热后，换热后的气体继续进入第二换热芯体82内的第一换热流道141，并且与第二换热芯体82内的第三换热流道161内的介质进行换热并且流出，当然，此时的第三换热流道161内的介质为冷却水，第三换热流道161内的冷却水主要用于对进入第二换热芯体82内的高温高压气体再次冷却，从而保证高温高压气体进一步满足进入燃料电池反应堆的要求。

在一些实施例中，第二换热入口3与第二换热出口4分别位于第一壳体9沿第二方向相对分布的两侧，第三换热入口6与第三换热出口7分别位于第二壳体5沿第二方向相对分布的两侧。

实际中，第二换热入口3与第二换热出口4分别位于第一壳体9沿第二方向相对分布的两侧且分别与第一换热入口1相邻，第二方向也就是图3和图4中的上下所示的方向，此时，经过第一换热入口1进入的高温高压气体可以直接进入第一换热芯体81，而第二换热入口3和第二换热出口4处于第一壳体9的相对侧，也就是说，从第二换热入口3进入的回收气进入第二换热流道131后，可以直接从第二换热出口4流出，路径较短，且从进口侧和出口侧时相对侧，更容易流出。同样的，第三换热出口7和第三换热入口6处于相对侧，从第三换热入口6进入的冷却介质可在流向第三换热流道161后，更容易通过第三换热出口7流出，并且也能与第一换热流道141内的气体充分的换热并冷却。

同时，将第二换热入口3和第二换热出口4设置在第一壳体9沿第二方向的相对侧，并且第一换热入口1设置在于第二换热入口3相邻的一侧，此时，满足从第一换热入口1进入的气体和第二换热入口3进入的气体所在的换热流道不同外，还能使第一换热入口1和第二换热入口3更靠近，这样便于从第一换热入口1进入的气体和第二换热入口3进入的气体进行更方便更有效的换热。

在一些实施例中，第一换热芯体81和第二换热芯体82均包括第一波纹形翅片14、第二波纹形翅片13和隔板15，第一波纹形翅片14和第二波纹形翅片13层叠分布且第一波纹形翅片14和第二波纹形翅片13之间设有隔板15，第一波纹形翅片14与隔板15之间限定出第一换热流道141，第二波纹形翅片13与隔板15之间限定出第二换热流道131或第三换热流道161。

也就是说，本发明实施例采用的换热方式是板翅式换热，第一波纹形翅片14、第二波纹形翅片13和隔板15层叠分布，可使得第一波纹形翅片14形成多个第一换热流道141，且第二波纹形翅片13形成多个第二换热流道131，并且通过波纹形翅片的方式形成换热流道相比采用多个管路分别设置的方式更加方便，结构简单。

具体的，第一波纹形翅片14形成第一换热流道141，此时，第一波纹形翅片14在第一壳体9和第二壳体5内均设置，并且连通以形成第一换热流道141，且第一换热翅片和第二换热翅片通过隔板15隔开，使得第一换热翅片形成的第一换热流道141和第二换热翅片形成的第二换热流道131独立存在，并且相邻，从而便于换热。第二波纹形翅片13在第一壳体9内形成第二换热流道131，同时第二波纹形翅片13在第二壳体5内形成第三换热流道161，第一壳体9内的第一换热流道141和第二壳体5内的第一换热流道141均用于流通来自压气机的高温高压气体，而第二壳体5内的第三换热流道161用于流通冷却液，通过冷却液对第二壳体5内的高温高压气体进行冷却降温。

由此，本发明实施例通过设置第一波纹形翅片14、第二波纹形翅片13和隔板15更简单更方便的形成相互独立的第一换热流道141、第二换热流道131和第三换热流道161，并且能使得第一换热流道141与第二换热流道131之间相邻、第一换热流道141和第三换热流道161相邻以方便换热。

在一些实施例中，第一波纹形翅片14包括多个弯折相邻的第一子翅片部，多个第一子翅片部沿第二方向依次分布且相邻两个第一子翅片部之间形成有第一换热流道141；第二波纹形翅片13包括多个弯折相邻的第二子翅片部，多个第二子翅片部沿第一方向依次分布且相邻两个第二子翅片部之间形成有第二换热流道131或第三换热流道161。

实际中，参照图6、图8所示，第一子翅片部可呈现V字形结构或者弧形结构，本发明图示中采用的是V字形结构，多个V字形结构的第一子翅片部形成第一波纹形翅片14的第一换热流道141，同理，多个V字形结构的第二子翅片部形成第二波纹形翅片13的第二换热流道131或第三换热流道161。

具体的，第一壳体9内的第一波纹形翅片14的第一子翅片部和第二波纹形翅片13的第二子翅片部之间垂直设置，从而使第一换热流道141和第二换热流道131之间垂直设置，而且第二壳体5内的第一波纹形翅片14的第一子翅片部和第二壳体5内的第二波纹形翅片13的第二子翅片部设置的方向垂直，从而使第一换热流道141和第三换热流道161之间垂直设置，并且第一壳体9内的第一子翅片部和第二壳体5内的第一子翅片部的设置方向相同，以使第一壳体9内的第一换热流道141和第二壳体5内的第二换热流道131之间连通，多个第一子翅片部也是连续一体成型从而形成第一换热流道141，且多个第二子翅片部也是连续一体成型从而形成第二换热流道131。

由此，本发明实施例通过多个第一子翅片形成第一波纹形翅片14、多个第二子翅片形成第二波纹形翅片13的方式，既便于第一壳体9内的第一换热流道141与第二壳体5内的第二换热流道131对齐，也便于第一壳体9内的第一波纹形翅片14与第一壳体9内的第二波纹形翅片13设置为交叉方式，整齐度高。另外，多个第一换热流道141和多个第二换热流道131和第三换热流道161更便于形成。

在一些实施例中，第二壳体5内在第二换热芯体82的两端分别形成有第二侧部区域51，两个第二侧部区域51中均设有分流板512，且使多个第三换热流道161在第二壳体5内呈S形连通于第三换热入口6与第三换热出口7之间。

参照图4所示，剪头所示为第二换热芯体82内的冷却水的流通路径，图4中未将第三换热入口6与第三换热出口7画出，通过在第二壳体5设置一个进水口，即第三换热入口6，并且进水通过第三换热流道161一端的第一侧部区域91进入第二换热芯体82内，由于设置了分流板512，在第三换热流道161正对分流板512处的位置可采用挡板10隔开，从而使第二换热芯体82内的第三换热流道161呈现S形状分布，进而冷却水能呈现S形连通于第三换热入口6和第三换热出口7之间。

通过将冷却水所在的第三换热流道161设置为S形分布，可防止冷却水快速的在第三换热流道161流通或者快速集中在出水口而导致第三换热流道161内的冷却水未能够充分的冷却高温高压气体，通过设置为S形的冷却水流道，可加长冷却水流通的路径，减缓冷却水流通的速度，进一步确保冷却水与第二壳体5内的第一换热流道141内的高温高压气体充分且均匀的换热。

在一些实施例中，第一换热芯体81或第二换热芯体82的第一波纹形翅片14和第二波纹形翅片13均为多个，且多个第一波纹形翅片14和多个第二波纹形翅片13沿第三方向交错分布，且任意相邻的第一波纹形翅片14和第二波纹形翅片13之间设有一个隔板15。

实际中，通过将第一波纹形翅片14和第二波纹形翅片13均设置为多个，且相邻的第一波纹形翅片14和第二波纹形翅片13之间采用隔板15隔开，并且交错分布，那么第一换热流道141和第二换热流道131之间可交错分布，同时第一换热流道141和第三换热流道161之间也可交错分布，从而保证来自压气机的高温高压气体和来自燃料电池堆阴极的低温回收气能够均匀的换热，同时，也方便从第一换热入口1进入高温高压气体，从第二换热入口3进入燃料电池堆阴极的低温回收气从而在换热后从第二换热出口4流出。

在一些实施例中，第一壳体9内在第一换热芯体81的两端分别形成有第一侧部区域91，一个第一侧部区域91连通于第二换热入口3与第一换热芯体81的第二换热流道131之间且另一个第一侧部区域91连通于第二换热出口4与第一换热芯体81的第二换热流道131之间；第一壳体9内在远离第二壳体5的一侧形成有第一端部区域92，第一端部区域92连通于第一换热入口1与第一换热芯体81的第一换热流道141之间，第二壳体5内在远离第一壳体9的一侧形成有第二端部区域52，第二端部区域52连通于第一换热出口2与第二换热芯体82的第一换热流道141之间。

实际中，可结合图3、图4或者图5所示，设置第一侧部区域91，可使得从第二换热入口3进入的燃料电池堆阴极回收气首先进入靠近第二换热入口3的第一侧部区域91内，然后通过第一侧部区域91进入第二换热流道131内，此时气体可在第二换热入口3进入后分散至第一侧部区域91内，并且在第一侧部区域91内尽可能分布均匀，气体通过第一侧部区域91再进入第二换热流道131时，即可更方便进入多个第二换热流道131内；同理换热后的回收气在通过第二换热出口4流出时，首先流入靠近第二换热出口4的第一侧部区域91，并且对应的第一侧部区域91内的气体更方便的通过第二换热出口4流出。

另外，通过设置第一侧部区域91和第二侧部区域51，第一侧部区域91能防止直接从第二换热入口3进入的气体压力过大以及者进入第二换热流道131内的气体不均匀，比如气体进入正对第二换热入口3的第二换热流道131时更方便进入，而气体进入与第二换热入口3较远的换热流道时空间有限，不方便进入；从第二换热出口4流出时，能防止气体集中在第一壳体9的一侧未能顺利流出而导致压气过大的问题，压力大时可能会使换热结构100变形或者换热结构100内温度变化等不利于换热。第二侧部区域51也是同理，此时的介质为冷却水，同时第二侧部区域51被分流板512分成了第一子区域511和第二子区域513，以满足冷却水的S形路径，第二侧部区域51设置的作用和第一侧部区域91设置的作用相同。

此外，第一端部区域92连通于第一换热入口1与第一换热芯体81的第一换热流道141之间，可在高温高压气体通过第一换热流道141进入第一壳体9内时，初步泄压且能均匀的进入第一换热流道141；第二端部区域52位于第二壳体5且连通于第一换热出口2与第二换热芯体82的第一换热流道141之间，冷却后的高温高压气体流至第二端部区域52后再通过第二换热出口4流出，能将冷却后的气体汇流至第二换热出口4处，更便于气体充分流出。

1、在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

2、在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。

3、在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

4、在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。

5、在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种燃料电池换热系统，其特征在于，包括：

空压机，所述空压机包括压气机和膨胀机，所述压气机设有高温气体出口，所述膨胀机设有空气进气入口；

换热结构，所述换热结构包括第一换热入口、第一换热出口、第二换热入口、第二换热出口，所述第一换热入口与所述高温气体出口连通，所述第一换热出口与所述第一换热入口之间连通有第一换热流道，所述第二换热入口与所述第二换热出口之间连通有第二换热流道，所述第一换热流道和所述第二换热流道在所述换热结构内换热，所述第二换热出口与所述空气进气入口连通。

2.根据权利要求1所述的燃料电池换热系统，其特征在于，所述换热结构包括换热器和中冷器，所述第一换热入口、所述第二换热入口和所述第二换热出口均设于所述换热器，所述第二换热流道设于所述换热器内，所述第一换热出口设于所述中冷器，所述换热器和所述中冷器内均设有所述第一换热流道，且所述换热器内的第一换热流道和所述中冷器内的第一换热流道依次连通于所述第一换热入口与所述第一换热出口之间。

3.根据权利要求2所述的燃料电池换热系统，其特征在于，所述中冷器设有第三换热入口和第三换热出口，所述中冷器内还设有与所述第一换热流道换热的第三换热流道，所述第三换热流道连通于所述第三换热入口与所述第三换热出口之间，所述第三换热入口适于接入外部水源。

4.根据权利要求3所述的燃料电池换热系统，其特征在于，所述换热器包括第一换热芯体和第一壳体，所述第一换热芯体安装于所述第一壳体内，所述第一换热芯体内形成有沿第一方向延伸的所述第一换热流道，且所述第一换热芯体内形成有沿第二方向延伸的所述第二换热流道；

所述中冷器包括第二换热芯体和第二壳体，所述第二换热芯体安装于所述第二壳体内，所述第二换热芯体内形成有沿第一方向延伸的所述第一换热流道，且所述第二换热芯体内形成有沿第二方向延伸的所述第三换热流道。

5.根据权利要求4所述的燃料电池换热系统，其特征在于，所述第二换热入口与所述第二换热出口分别位于所述第一壳体沿第二方向相对分布的两侧，所述第三换热入口与所述第三换热出口分别位于所述第二壳体沿第二方向相对分布的两侧。

6.根据权利要求4所述的燃料电池换热系统，其特征在于，所述第一换热芯体和所述第二换热芯体均包括第一波纹形翅片、第二波纹形翅片和隔板，所述第一波纹形翅片和所述第二波纹形翅片层叠分布且所述第一波纹形翅片和所述第二波纹形翅片之间设有所述隔板，所述第一波纹形翅片与所述隔板之间限定出所述第一换热流道，所述第二波纹形翅片与所述隔板之间限定出所述第二换热流道或所述第三换热流道。

7.根据权利要求6所述的燃料电池换热系统，其特征在于，所述第一波纹形翅片包括多个弯折相邻的第一子翅片部，多个所述第一子翅片部沿所述第二方向依次分布且相邻两个所述第一子翅片部之间形成有所述第一换热流道；

所述第二波纹形翅片包括多个弯折相邻的第二子翅片部，多个所述第二子翅片部沿所述第一方向依次分布且相邻两个所述第二子翅片部之间形成有所述第二换热流道或所述第三换热流道。

8.根据权利要求7所述的燃料电池换热系统，其特征在于，所述第二壳体内在所述第二换热芯体的两端分别形成有第二侧部区域，两个所述第二侧部区域中均设有分流板，且使多个所述第三换热流道在所述第二壳体内呈S形连通于所述第三换热入口与所述第三换热出口之间。

9.根据权利要求6所述的燃料电池换热系统，其特征在于，所述第一换热芯体或所述第二换热芯体的所述第一波纹形翅片和所述第二波纹形翅片均为多个，且多个所述第一波纹形翅片和多个所述第二波纹形翅片沿第三方向交错分布，且任意相邻的所述第一波纹形翅片和所述第二波纹形翅片之间设有一个所述隔板。

10.根据权利要求4所述的燃料电池换热系统，其特征在于，所述第一壳体内在所述第一换热芯体的两端分别形成有第一侧部区域，一个所述第一侧部区域连通于所述第二换热入口与所述第一换热芯体的第二换热流道之间且另一个所述第一侧部区域连通于所述第二换热出口与所述第一换热芯体的第二换热流道之间；

所述第一壳体内在远离所述第二壳体的一侧形成有第一端部区域，所述第一端部区域连通于所述第一换热入口与所述第一换热芯体的第一换热流道之间，所述第二壳体内在远离所述第一壳体的一侧形成有第二端部区域，所述第二端部区域连通于所述第一换热出口与所述第二换热芯体的第一换热流道之间。