CN215527770U - 一种风冷空气再利用的燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风冷空气再利用的燃料电池系统，包括：燃料电池，设置有风冷出气端以及空气输入端；回收管，回收管的一端与风冷出气端连接，回收管的另一端与空气输入端连接；散热器，设置在回收管上。燃料电池工作产生的热量被空气吸收，形成热空气从风冷出气端排出，热空气经散热器进行降温处理后，作为预热的空气输入至空气输入端。燃料电池工作时，氢气与氧气处于适宜温度的情况下反应速率高，因此对热空气进行降温，形成温度适宜的预热空气输入至空气输入端，相较于传统的常温空气输入至空气输入端的方式，能够缩短空气输入燃料电池后的升温过程，有利于提高燃料电池的工作效率，同时有效利用燃料电池产生的热量，提高能量的利用率。

Description

一种风冷空气再利用的燃料电池系统

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，特别涉及一种风冷空气再利用的燃料电池系统。

背景技术

燃料电池是将燃料的化学能转化为电能的装置，常用氢气与空气气作为燃料进行发电，氢气与空气中的氧气反应产生电能并生成水，具有无污染、环保的优点。由于燃料电池工作时会产生热量，需要对燃料电池进行降温，以使得燃料电池的工作温度维持在适宜温度范围内，能够提高氢气与氧气的反应速率。

现有的燃料电池常用风冷进行散热，即将空气吹入燃料电池的风冷通道将热量吸收排出。然而，现有风冷燃料电池，热空气直接排出至外界，存在浪费热能以及热污染的问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种风冷空气再利用的燃料电池系统，其能够回收利用燃料电池工作时产生的热量。

根据本实用新型的一种风冷空气再利用的燃料电池系统，包括：燃料电池，设置有风冷出气端以及空气输入端；回收管，所述回收管的一端与所述风冷出气端连接，所述回收管的另一端与所述空气输入端连接；散热器，设置在所述回收管上。

根据本实用新型实施例的一种风冷空气再利用的燃料电池系统，至少具有如下有益效果：燃料电池工作产生的热量被空气吸收，形成热空气从风冷出气端排出，热空气经散热器进行降温处理后，作为预热的空气输入至空气输入端。由于燃料电池工作时，氢气与氧气处于适宜温度的情况下反应速率高，因此对热空气进行降温，形成温度适宜的预热空气输入至空气输入端，相较于传统的常温空气输入至空气输入端的方式，能够缩短空气输入燃料电池后的升温过程，有利于提高燃料电池的工作效率，同时有效利用燃料电池产生的热量，提高能量的利用率。

根据本实用新型的一些实施例，还包括空气输入管以及过滤器，所述燃料电池设置有风冷进气端，所述空气输入管与所述风冷进气端连接，所述过滤器与所述空气输入管连通。

根据本实用新型的一些实施例，还包括控制器、温度传感器以及空气输入泵，所述温度传感器设置在所述燃料电池上以检测所述燃料电池的温度，所述空气输入泵设置在所述空气输入管上，所述控制器分别与所述温度传感器以及所述空气输入泵电性连接。

根据本实用新型的一些实施例，还包括泄压管以及压力调节件，所述泄压管通过所述压力调节件与所述回收管连通。

根据本实用新型的一些实施例，所述压力调节件为泄压阀。

根据本实用新型的一些实施例，所述燃料电池设置有氢气输入端以及氢气输出端，还包括有氢气回收模块，所述氢气回收模块的输入端与所述氢气输出端连接，所述氢气回收模块的输出端与所述氢气输入端连接。

根据本实用新型的一些实施例，氢气回收模块包括气液分离器以及单向阀，所述氢气输出端与所述气液分离器的输入端连通，所述气液分离器的出气口通过所述单向阀与所述氢气输入端连通。

根据本实用新型的一些实施例，还包括蓄水箱，所述蓄水箱与所述气液分离器的出液口连通。

本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/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为本实用新型其中一种实施例的结构示意图；

图2为本实用新型其中一种实施例的控制框图。

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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，根据本实用新型实施例的一种风冷空气再利用的燃料电池系统，包括：燃料电池100，设置有风冷出气端110以及空气输入端120；回收管200，回收管200的一端与风冷出气端110连接，回收管200的另一端与空气输入端120连接；散热器210，设置在回收管200上。

燃料电池100工作产生的热量被空气吸收，形成热空气从风冷出气端110排出，热空气经散热器210进行降温处理后，作为预热空气输入至空气输入端120。由于燃料电池100工作时，氢气与氧气处于适宜温度的情况下反应速率高，因此对热空气进行降温，形成温度适宜的预热空气输入至空气输入端120，相较于传统的常温空气输入至空气输入端120的方式，能够缩短空气输入燃料电池100后的升温过程，有利于提高燃料电池100的工作效率，同时有效利用燃料电池100产生的热量，提高能量的利用率。

为了更便于理解，举一个实际使用过程中的情况，燃料电池100的适宜工作温度为50℃至60℃，从风冷出气端110排出的热空气为60℃，热空气经散热器210冷却变为预热空气，其温度为45℃，预热空气输入至空气输入端120，相较于25℃的常温空气，预热空气能够较快升温至适宜工作温度范围内，有利于提高燃料电池100的工作效率。

参照图1，在本实用新型的一些实施例中，还包括空气输入管300以及过滤器310，燃料电池100设置有风冷进气端130，空气输入管300与风冷进气端130连接，过滤器310与空气输入管300连通。

通过设置有过滤器310对流入空气输入管300的常温空气进行过滤，减少常温空气中的杂质，常温空气输入至风冷进气端130，经燃料电池100中的风冷通道流动，常温吸收燃料电池100产生的热量形成热空气从风冷出气端110排出，由于风冷通道是密闭的不会令热空气增加杂质，热空气经散热器210处理后形成预热空气输入至空气输入端120。以此过程，过滤器310能够防止空气中的杂质进入燃料电池100内，有利于提高可靠性。

参照图1和图2，在本实用新型的一些实施例中，还包括控制器400、温度传感器410以及空气输入泵320，温度传感器410设置在燃料电池100上以检测燃料电池100的温度，空气输入泵320设置在空气输入管300上，控制器400分别与温度传感器410以及空气输入泵320电性连接。

通过温度传感器410检测燃料电池100的工作温度值并反馈至控制器400，控制器400根据燃料电池100的工作温度值控制空气输入泵320运行，空气输入泵320能够控制输入风冷进气端130的空气流量，即风冷流量，进而能够调节燃料电池100的工作温度，有利于令燃料电池100的工作温度处于适宜温度范围内。

另外，空气输入泵320亦能够起到控制输入至空气输入端120的空气流量的作用。

温度传感器410可以是热敏电阻、热电偶等常用检测温度的器件的实施方式。控制器400可以是包括单片机、PLC或嵌入式芯片等常用具有控制功能的器件或设备的实施方式。

参照图1，在本实用新型的一些实施例中，还包括泄压管500以及压力调节件510，泄压管500通过压力调节件510与回收管200连通。

由于燃料电池100工作时，燃料电池100上的氢气输入端140和空气输入端120均要处于合适的输入气压范围内，因此当燃料电池100的冷却需求大，空气输入泵320驱使常温空气输入流量增大，使得风冷出气端110的排气流量过多，导致回收管200输入至空气输入端120的气压过高时，压力调节件510动作令回收管200中的气体经泄压管500排出，进而令空气输入端120的气压处于合适的输入气压范围内，有利于提高系统的可靠性。

参照图1，在本实用新型的一些实施例中，压力调节件510为泄压阀。

泄压阀能够在回收管200内的气压高于阈值时自动打开，令回收管200内的气体能够经泄压管500排出，使得回收管200内的气压降低，维持在合适的输入气压范围内。采用泄压阀，无需电气控制，结构简单，便于实施。

在某些实施例中，压力调节件510亦可以是为电磁阀的实施方式，控制器400与电磁阀连接，当回收管200内气压过高时，控制电磁阀打开进行泄压，令空气输入端120的气压处于合适的输入气压范围内。

参照图1，在本实用新型的一些实施例中，燃料电池100设置有氢气输入端140以及氢气输出端150，还包括有氢气回收模块600，氢气回收模块600的输入端与氢气输出端150连接，氢气回收模块600的输出端与氢气输入端140连接。

由于氢气输入至燃料电池100进行反应的过程中，并不会完全消耗完毕，未反应的氢气会与反应生成的水一同从氢气输出端150排出。通过设置有氢气回收模块600，将从氢气输出端150排出的未反应氢气回收从新输入至氢气输入端140，有利于提高氢气的利用率。

参照图1，在本实用新型的一些实施例中，氢气回收模块600包括气液分离器610以及单向阀620，氢气输出端150与气液分离器610的输入端连通，气液分离器610的出气口通过单向阀620与氢气输入端140连通。

气液分离器610将从氢气输出端150排出的氢气和水分离，氢气从其输入至氢气输入端140，结构简单，便于实施。单向阀620能够防止氢气回流，有利于提高可靠性。

参照图1，在本实用新型的一些实施例中，还包括蓄水箱700，蓄水箱700与气液分离器610的出液口连通。

由于燃料电池100反应生成的水不含杂质，能够进行饮用或用作其他用途。因此，气液分离器610将氢气与水分离后，通过出液口将水输送至蓄水箱700保存，方便后续使用，有利于提高资源利用效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

当然，本实用新型创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种风冷空气再利用的燃料电池系统，其特征在于，包括：

燃料电池(100)，设置有风冷出气端(110)以及空气输入端(120)；

回收管(200)，所述回收管(200)的一端与所述风冷出气端(110)连接，所述回收管(200)的另一端与所述空气输入端(120)连接；

散热器(210)，设置在所述回收管(200)上。

2.根据权利要求1所述的一种风冷空气再利用的燃料电池系统，其特征在于：还包括空气输入管(300)以及过滤器(310)，所述燃料电池(100)设置有风冷进气端(130)，所述空气输入管(300)与所述风冷进气端(130)连接，所述过滤器(310)与所述空气输入管(300)连通。

3.根据权利要求2所述的一种风冷空气再利用的燃料电池系统，其特征在于：还包括控制器(400)、温度传感器(410)以及空气输入泵(320)，所述温度传感器(410)设置在所述燃料电池(100)上以检测所述燃料电池(100)的温度，所述空气输入泵(320)设置在所述空气输入管(300)上，所述控制器(400)分别与所述温度传感器(410)以及所述空气输入泵(320)电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种风冷空气再利用的燃料电池系统，其特征在于：还包括泄压管(500)以及压力调节件(510)，所述泄压管(500)通过所述压力调节件(510)与所述回收管(200)连通。

5.根据权利要求4所述的一种风冷空气再利用的燃料电池系统，其特征在于：所述压力调节件(510)为泄压阀。

6.根据权利要求1所述的一种风冷空气再利用的燃料电池系统，其特征在于：所述燃料电池(100)设置有氢气输入端(140)以及氢气输出端(150)，还包括有氢气回收模块(600)，所述氢气回收模块(600)的输入端与所述氢气输出端(150)连接，所述氢气回收模块(600)的输出端与所述氢气输入端(140)连接。

7.根据权利要求6所述的一种风冷空气再利用的燃料电池系统，其特征在于：氢气回收模块(600)包括气液分离器(610)以及单向阀(620)，所述氢气输出端(150)与所述气液分离器(610)的输入端连通，所述气液分离器(610)的出气口通过所述单向阀(620)与所述氢气输入端(140)连通。

8.根据权利要求7所述的一种风冷空气再利用的燃料电池系统，其特征在于：还包括蓄水箱(700)，所述蓄水箱(700)与所述气液分离器(610)的出液口连通。

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