CN1304218C - 用于燃料电池机动车的冷却系统及其冷却管 - Google Patents

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Abstract

本发明的用于燃料电池机动车的整体的冷却系统，包括：可燃气体流场，其用于将可燃气体供应给燃料电池组和通过一个可燃气体收集器将所述可燃气体从所述燃料电池组排出；以及空气流场，其用于将空气供应给燃料电池组和通过一个空气收集器将所述空气从所述燃料电池组排出，其中所述冷却系统的至少一个冷却管在其周面上包括多个散热刺状物。

Description

用于燃料电池机动车的冷却系统及其冷却管
技术领域
本发明涉及燃料电池机动车，尤其涉及用于燃料电池机动车的冷却系统及其冷却管。
背景技术
通常，设在燃料电池机动车上的燃料电池，利用来自燃料电池组阳极的可燃气体和来自燃料电池组阴极的空气之间的电化学反应来产生电能。
燃料电池组具有薄膜电极部件(MEA)，该薄膜电极部件具有被夹在供给可燃气体的阳极和供给空气的阴极之间的薄膜电解质。
MEA被夹在一对隔离板之间，定义为多个沟或槽的流场被形成在隔离板上，用于可燃气体、空气和冷却剂的流动。
图1是一个传统的燃料电池车辆中的冷却系统的框图。
如图1所示，所述传统的冷却系统包括用于燃料电池组的冷却剂循环流场和用于多个收集器的冷却剂循环流场。
用于燃料电池组的冷却剂循环流场被构成为通过泵19连接散热器23和燃料电池组13，以便使经过燃料电池组13的冷却剂吸收在空气和可燃气体之间发生反应时产生的热量。
通过使热量由第一风扇25产生的空气流带走，来自燃料电池组的冷却剂在散热器23中被冷却，并且被再次供应给燃料电池组13。
同时，用于收集器的冷却剂循环流场被构成为通过泵27连接第二散热器，空气收集器17，和可燃气体收集器15。
来自燃料电池组13的未反应的剩余可燃气体和剩余空气分别在空气收集器17和可燃气体收集器15中被冷凝，然后被排出。
来自可燃气体收集器15的冷却剂，其包含冷凝产生的热量，在第二散热器中通过与第二风扇31引入的空气进行热交换而被冷却，并被再次供应给空气收集器17。
如上所述，燃料电池车辆中的传统冷却系统有两个冷却循环流场，以致所述冷却系统的结构很复杂，并且难以获得安装所述冷却系统的空间。
发明内容
用于燃料电池机动车的一种示例性冷却系统包括，可燃气体流场，用于将可燃气体供应给燃料电池组和通过一个可燃气体收集器将未反应的可燃气体从所述燃料电池组排出；空气流场，用于将空气供应给燃料电池组和通过空气收集器将未反应的空气从所述燃料电池组排出；和冷却剂循环流场，用于通过泵产生的压力将冷却剂供应给所述燃料电池组、所述可燃气体收集器、和所述空气收集器，并且通过散热器的传热来冷却从那里退出的冷却剂。
优选地，燃料电池组和可燃气体收集器之间的可燃气体流场通道，燃料电池组和空气收集器之间的空气流场通道，和冷却剂循环流场通道中的每一个，都形成为具有至少一个冷却管，在该冷却管的周面上有多个散热刺状物。
优选地，散热刺状物形成流线型的形状。
优选地，用于冷却的管道的周面是波浪形的。
附图说明
合并入说明书并构成说明书的一部分的附图，示出了本发明的一个实施例，并且，与说明书一起，用来解释本发明的原理。
图1是一种传统的燃料电池车辆中的冷却系统的框图；
图2是根据本发明的实施例的冷却系统的框图；
图3是根据本发明的实施例的冷却管的立体图。
具体实施方式
本发明的优选实施例将在下文中结合附图得到详细说明。
图2是根据本发明的一个实施例的冷却系统的框图。
如图2所示，可燃气体流场被构成为连接着增湿器11，燃料电池组13，和可燃气体收集器15。增湿器11加湿被供给的可燃气体，以便包含水分的可燃气体被供应给燃料电池组13。
在反应之后剩余的可燃气体被从燃料电池组13排出并穿过可燃气体收集器15。在可燃气体收集器15中，包含在可燃气体中的水分被冷凝成水。
同时，空气流场被构成为连接着增湿器11，燃料电池组13，和空气收集器17。增湿器11加湿被供给的可燃气体，以便包含水分的空气被供应给燃料电池组13。
在反应之后剩余的空气被从燃料电池组13排出并穿过空气收集器17。在空气收集器17中，包含在空气中的水分被冷凝成水。
增湿器11加湿流向燃料电池组13的可燃气体和空气，以便防止燃料电池组13的MEA(薄膜电极部件)受损。
可燃气体流场和空气流场能与另外的元件相连，例如流量计，流量控制器，过滤器，和阀，它们没有在图2中示出。
此外，冷却剂循环流场被构成为连接着增湿器11，可燃气体收集器15，空气收集器17，和散热器23。
泵19与散热器23的出口相连，使得冷却剂被泵19压缩以便供应给燃料电池组13和空气收集器17。
通过燃料电池组13的冷却剂吸收在空气和可燃气体之间发生反应时产生的热量。随后，来自燃料电池组13的冷却剂被供应给增湿器11以便利用该冷却剂加湿可燃气体和空气。
同时，来自泵19的冷却剂也通过空气收集器17和可燃气体收集器15，以便冷凝包含在来自燃料电池组11的剩余可燃气体和空气中的水分。
来自可燃气体收集器15的冷却剂与来自增湿器11的冷却剂汇合，然后所述汇合的冷却剂通过一个存储器21并供应给散热器23。通过散热器23的冷却剂含有在燃料电池组中进行反应时产生的热量和在空气收集器17以及可燃气体收集器15中进行冷凝时留下的残留热量。
风扇25供给从车辆外部导入的空气，以便在吸入的空气和冷却剂之间产生热交换。于是，在散热器23中被冷却的冷却剂再次沿着冷却剂循环流场运动。
图3是根据本发明的一个实施例的冷却管的立体图。
如图3所示，多个刺状物35形成在冷却管33的周面上。所述刺状物35增加了空气的接触面积，使得能更有效地进行热交换。此外，每个散热刺状物35都是流线型的，以便在周面上流动的空气能以减小的阻力流动。
再次参考图2，燃料电池组13与可燃气体收集器15之间的可燃气体流场的通道，燃料电池组13与空气收集器17之间的空气流场的通道，和冷却剂循环流场的整个通道中的每一个都由具有至少一个如图3中所示的在其周面上带有多个刺状物35的冷却管33构成。
因此，从燃料电池组13传送到空气收集器17的未反应的剩余空气和从燃料电池组13传送到可燃气体收集器15的未反应的剩余可燃气体都通过利用冷却管35而得到更有效地冷却，从而抑制了通过收集器15，17的冷却剂的温度增加。
此外，冷却剂循环流场的通道全部由冷却管35形成，以便冷却剂能被更有效地冷却。
因此，虽然对用于所述收集器和所述燃料电池组的整体的冷却系统，仅提供了一个散热器23，但所述冷却系统的性能却不会变劣，并且该冷却系统可以通过简单的结构来简单地构成。
此外，为了增大热交换量，用冷却管35形成的通道可以包括多个冷却管35，且所述冷却管35的周面可以被做成波浪形。
根据该用于燃料电池机动车的冷却系统，用于收集器的冷却系统能与用于燃料电池组的冷却系统成一整体，而不会使冷却性能变劣，并且该用于燃料电池机动车的冷却系统由较小的体积构成。

Claims (6)

1.一种用于燃料电池机动车的冷却系统，其包括：
可燃气体流场，用于将可燃气体供应给燃料电池组并通过可燃气体收集器将所述可燃气体从所述燃料电池组排出；
空气流场，用于将空气供应给燃料电池组并通过空气收集器将所述空气从所述燃料电池组排出；以及
冷却剂循环流场，用于通过泵产生的压力将冷却剂供应给所述燃料电池组、所述可燃气体收集器、和所述空气收集器，并且通过散热器的传热来冷却从那里退出的冷却剂，
其中，燃料电池组和可燃气体收集器之间的可燃气体流场通道，燃料电池组和空气收集器之间的空气流场通道，和冷却剂循环流场通道中的每一个，都由至少一个冷却管形成，在该冷却管的周面上具有多个刺状物。
2.如权利要求1所述的冷却系统，其中，所述刺状物为流线型的。
3.如权利要求2所述的冷却系统，其中，所述冷却管的周面是波浪形的。
4.一种设在燃料电池机动车中冷却系统上的管子，其包括：可燃气体流场，用于将可燃气体供应给燃料电池组和通过可燃气体收集器将所述可燃气体从所述燃料电池组排出；空气流场，用于将空气供应给燃料电池组和通过空气收集器将所述空气从所述燃料电池组排出；以及
冷却剂循环流场，用于通过泵产生的压力将冷却剂供应给所述燃料电池组、所述可燃气体收集器、和所述空气收集器，并且通过散热器的传热来冷却从那里退出的冷却剂，
其中，所述管子在其周面上具有多个刺状物，并且燃料电池组和可燃气体收集器之间的可燃气体流场通道，燃料电池组和空气收集器之间的空气流场通道，和冷却剂循环流场通道中的每一个，都由至少一个所述管子形成。
5.如权利要求4所述的管子，其中，所述刺状物为流线型的。
6.如权利要求5所述的管子，其中，所述冷却管的周面是波浪形的。
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