CN212461743U - 燃料电池系统的热交换器、燃料电池系统及燃料电池汽车 - Google Patents

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彭旭
毛志明
郭玉平
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Abstract

本实用新型公开一种燃料电池系统的热交换器，该燃料电池系统的热交换器包括管路连接头和设置在所述管路连接头上的热交换管，所述管路连接头包括管路本体、空气进气口和空气出气口，所述空气进气口和空气出气口设置在所述管路本体的两端，所述热交换管包括交换管本体、氢气进气口和氢气出气口，所述氢气进气口和氢气出气口设置在所述交换管本体的两端。本实用新型实施例所提出的热交换器能够将压缩后的空气与进气氢气进行热交换，压缩后的空气会带有大量的热量，以达到提升进气氢气温度的效果，其具备结构简单且方便更换的特点。此外，本实用新型还公开一种燃料电池系统和燃料电池汽车。

Description

燃料电池系统的热交换器、燃料电池系统及燃料电池汽车
技术领域
本实用新型涉及燃料电池领域，特别涉及一种燃料电池系统的热交换器、燃料电池系统及燃料电池汽车。
背景技术
在燃料电池系统运行中，对燃料电池的温度控制尤为重要，最佳的温度点能保证燃料电池的最大效率以及正常使用寿命。
目前燃料电池系统使用的氢气供给方案为高压氢瓶供氢，压缩气体在释放过程中温度较低，导致进入燃料电池堆的氢气温度也较低，从而使得燃料电池系统中电堆的气液进出口温差较大。燃料电池在长时间运行后，位于燃料电池堆上下端板的单片电池与整堆的平均电压及温差较大，影响电堆使用寿命。
现有技术中，燃料电池系统暂不存在针对进气氢气进行加热的热交换器，为此，亟需一种能够对待进入燃料电池对的进气氢气进行加热的热交换器。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提出一种燃料电池系统的热交换器，旨在解决现有的燃料电池系统无法对进气氢气进行加热的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型提出一种燃料电池系统的热交换器，该燃料电池系统的热交换器包括管路连接头和设置在所述管路连接头上的热交换管，所述管路连接头包括管路本体、空气进气口和空气出气口，所述空气进气口和空气出气口设置在所述管路本体的两端，所述热交换管包括交换管本体、氢气进气口和氢气出气口，所述氢气进气口和氢气出气口设置在所述交换管本体的两端。
优选地，所述热交换管呈螺旋状设置在所述管路本体上。
优选地，所述管路本体上设置有用于安装所述热交换管的螺旋凹槽。
优选地，所述热交换管与所述管路本体之间通过钎焊方式固定。
本实用新型进一步提出一种燃料电池系统，该燃料电池系统包括前述实施例记载的热交换器，所述热交换器包括管路连接头和设置在所述管路连接头上的热交换管，所述管路连接头包括管路本体、空气进气口和空气出气口，所述空气进气口和空气出气口设置在所述管路本体的两端，所述热交换管包括交换管本体、氢气进气口和氢气出气口，所述氢气进气口和氢气出气口设置在所述交换管本体的两端。
本实用新型还提出一种燃料电池汽车，该燃料电池汽车包括前述实施例记载的燃料电池系统，所述燃料电池系统包括前述实施例记载的热交换器，所述热交换器包括管路连接头和设置在所述管路连接头上的热交换管，所述管路连接头包括管路本体、空气进气口和空气出气口，所述空气进气口和空气出气口设置在所述管路本体的两端，所述热交换管包括交换管本体、氢气进气口和氢气出气口，所述氢气进气口和氢气出气口设置在所述交换管本体的两端。
与现有技术相比，本实用新型实施例的有益技术效果在于：
本实用新型实施例所提出的热交换器能够将压缩后的空气与进气氢气进行热交换，压缩后的空气会带有大量的热量，以达到提升进气氢气温度的效果，其具备结构简单且方便更换的特点。此外，本实用新型实施例所提出的热交换器不仅具有热量交换的作用，还能够起到管路连接的作用，也就是通过管路本体将此热交换器接入到燃料电池系统的管路当中，安装起来十分方便。
附图说明
图1为本实用新型燃料电池系统的热交换器一实施例的结构示意图；
图2为图1所示的热交换器的爆炸结构示意图；
图3为图1所述的热交换器的正投影视图；
图4为本实用新型燃料电池系统的原理示意图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型提出一种燃料电池系统的热交换器，在一实施方式中，参见图1-3，该燃料电池系统的热交换器包括管路连接头10和设置在所述管路连接头10上的热交换管20，所述管路连接头10包括管路本体11、空气进气口12和空气出气口13，所述空气进气口12和空气出气口13设置在所述管路本体11的两端，所述热交换管20包括交换管本体21、氢气进气口22和氢气出气口23，所述氢气进气口22和氢气出气口23设置在所述交换管本体21的两端。
本实施例所涉及的管路连接头10的作用在于供空气进入和流出，以及将热交换器接入到燃料电池系统的管路中。管路连接头10具体由管路本体11、空气进气口12和空气出气口13组成，管路本体11呈中空设置，压缩空气从空气进气口12流入管路本体11，并从空气出气口13流出。空气进气口12和空气出气口13处设置呈管路接头的结构，以方便将热交换器接入到燃料电池系统的管路中。
本实施例所涉及的热交换管20的作用在于供氢气进入和流出，以及与管路本体11中的压缩空气进行热交换，从而达到对进气氢气进行加热的目的。热交换管20贴合在管路本体11的周侧，以通过接触换热的形式，将压缩空气的热量交换给热交换管20中的氢气，实现对于进气氢气的温度提升，使得燃料电池系统在启动与运行过程中都能让氢气具有较好的加热效果。
本实施例所提出的燃料电池系统的热交换器的工作原理：压缩后的热空气从空气进气口12进入，然后流经管路本体11，与此同时，进气氢气从氢气进气口22进入，并流经交换管本体21，由于热交换管20本体与管路本体11之间为贴合设置，因此，在管路本体11内流动的热空气将与交换管本体21内的氢气进行热交换，换热后的氢气升温，并从氢气出气口23流出，换热后的空气也将从空气出气口13流出。
本实用新型实施例所提出的热交换器能够将压缩后的空气与进气氢气进行热交换，压缩后的空气会带有大量的热量，以达到提升进气氢气温度的效果，其具备结构简单且方便更换的特点。此外，本实用新型实施例所提出的热交换器不仅具有热量交换的作用，还能够起到管路连接的作用，也就是通过管路本体11将此热交换器接入到燃料电池系统的管路当中，安装起来十分方便。
在一实施例中，参见图1，本实用新型所提出的热交换管20呈螺旋状设置在管路本体11上。本实施例中，螺旋状的热交换管20能够使得氢气在热交换管20本体内流经更长时间，从而使得此氢气能够与管路本体11中的热空气进行更长时间的热交换，以保证进气氢气的充分加热。
在上述一实施例中，参见图2，本实用新型所提出的管路本体11上设置有用于安装热交换管20的螺旋凹槽30。本实施例中，热交换管20呈螺旋状设置，对应在管路本体11上设置有螺旋凹槽30，以将热交换管20嵌入在螺旋凹槽30内，再通过其它方式将热交换管20固定在螺旋凹槽30内，譬如焊接、钎焊等，包括但不限于此，本领域技术人员可根据实际情况进行设置。
本实用新型进一步提出的一种燃料电池系统前述实施例记载的热交换器，该热交换器的具体结构参照上述实施例，由于本燃料电池系统采用了上述所有实施例的所有技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的全部技术效果，在此不再一一赘述。
参见图4，本实施例所提出的燃料电池系统还包括空气供应系统和氢气供应系统，空气供应系统包括空气压缩机和中冷器，中冷器的输出端与热交换器连接。当燃料电池系统启动或者运行时，空气压缩机一直都会处于工作状态，经过空气压缩机的空气会带有大量的热量，在中冷器之后设置一个热交换器就能充分利用空气多余的热量，使氢气在螺旋状的管路里进行充分的热交换，以达到对氢气进气温度提升的效果。热交换器可置于燃料电池系统的空气路，还可置于散热器出风口，包括但不限于此，本领域技术人员可根据实际情况进行设置。需要说明的是，M1为空气压缩机，A为热交换器。
本实用新型进一步还提出一种燃料电池汽车，该燃料电池汽车包括前述实施例记载的燃料电池系统，该燃料电池系统包括前述实施例记载的热交换器，该热交换器的具体结构参照上述实施例，由于本燃料电池汽车采用了上述所有实施例的所有技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的全部技术效果，在此不再一一赘述。
以上所述的仅为本实用新型的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本实用新型保护的范围，凡是在与本实用新型一个整体的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型保护的范围内。

Claims (7)

1.一种燃料电池系统的热交换器，其特征在于，包括管路连接头和设置在所述管路连接头上的热交换管，所述管路连接头包括管路本体、空气进气口和空气出气口，所述空气进气口和空气出气口设置在所述管路本体的两端，所述热交换管包括交换管本体、氢气进气口和氢气出气口，所述氢气进气口和氢气出气口设置在所述交换管本体的两端。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统的热交换器，其特征在于，所述热交换管呈螺旋状设置在所述管路本体上。
3.根据权利要求2所述的燃料电池系统的热交换器，其特征在于，所述管路本体上设置有用于安装所述热交换管的螺旋凹槽。
4.根据权利要求1所述的燃料电池系统的热交换器，其特征在于，所述热交换管与所述管路本体之间通过钎焊方式固定。
5.一种燃料电池系统，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的热交换器。
6.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其特征在于，还包括空气供应系统和氢气供应系统，所述空气供应系统包括空气压缩机和中冷器，所述中冷器的输出端与所述热交换器连接。
7.一种燃料电池汽车，其特征在于，包括权利要求5或6所述的燃料电池系统。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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