CN217361660U - 一种燃料电池低位排气定压系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃料电池低位排气定压系统，其包括散热器，散热器的热源进口与循环泵连接，循环泵与电堆模块散热系统的热源出口连接，电堆模块散热系统的冷源进口与散热器的冷源出口连接，循环泵与热源出口之间并联有定压泵，定压泵与膨胀水箱的补水口连接，热源出口与循环泵连接的管道上设置有压力传感器，且压力传感器设置在定压泵与循环泵之间。本实用新型不仅可实现定压功能，还可使膨胀水箱安装在低位，膨胀水箱可集成在燃料电池发电系统内部，提高系统整体的集成度；系统整体抗气蚀能力提高，可更适用于高海拔环境。

Description

一种燃料电池低位排气定压系统

技术领域

本实用新型涉及燃料电池散热技术领域，具体涉及一种燃料电池低位排气定压系统。

背景技术

燃料电池发电系统是通过氢气与氧气产生电化学反应生成水来产生电能的发电装置，在产生电能的同时，还会产生大量的热，大功率燃料电池发电系统只能依靠水冷散热。常规散热方式为利用翅片换热器和风机结合，经过燃料电池系统的冷却液经过翅片散热器时，利用翅片管的大比表面积与风机吹出的高速冷空气进行充分的热交换，热量传递至高速冷空气中被带走，降温后的冷却液循环回燃料电池系统继续散热。

由于燃料电池冷却液在循环过程随着经过不同的元器件，在不同的位置，冷却液压力有所不同，因此在不同位置处，冷却液的饱和蒸汽压有所不同。同时在不同位置温度不同(如燃料电池电堆进口较电堆出口温度更低，散热器进口较散热器出口温度更高)，导致冷却液在不同的饱和蒸汽压条件下，冷却液会发生部分相变产生气泡，当带气泡的冷却液经过压力更高或温度更低的区域时，由于环境参数发生改变，导致气化的水蒸气重新相变至液态，使得气泡破裂。气泡的破灭使气泡内所储存的势能转变成体积内流体的动能，使流体内形成流体冲击波。这种冲击波传递给流体中的过流部件时，会使过流部件表面产生应力脉冲和脉冲式的局部塑性变形，甚至产生加工硬化。流体冲击波的反复作用使过流部件表面出现气蚀坑，该现象为气蚀效应。尤其在水泵进口处，由于压力极低，非常容易发生气蚀效应，且产生大量气泡，严重影响水泵寿命和散热性能。

实用新型内容

针对现有技术的上述不足，本实用新型提供了一种提高高海拔地区冷却回路抗气蚀能力的燃料电池低位排气定压系统。

为达到上述发明目的，本实用新型所采用的技术方案为：

提供一种燃料电池低位排气定压系统，其包括散热器，散热器的热源进口与循环泵连接，循环泵与电堆模块散热系统的热源出口连接，电堆模块散热系统的冷源进口与散热器的冷源出口连接，循环泵与热源出口之间并联有定压泵，定压泵与膨胀水箱的补水口连接，热源出口与循环泵连接的管道上设置有压力传感器，且压力传感器设置在定压泵与循环泵之间。

进一步地，散热器的热源进口与膨胀水箱之间设置有补水管，补水管上设置有补水阀。

进一步地，膨胀水箱内设置有液位传感器。

进一步地，电堆模块散热系统的热源出口与膨胀水箱之间、散热器的冷源出口与膨胀水箱之间均设置有排气管。

本实用新型的有益效果为：

燃料电池发电系统的电堆模块工作时产生热量以冷却液为载体，将热量携带至散热器，利用散热器的风机引风将燃料电池发电系统的热量带走，冷却后的冷却液循环回燃料电池发电系统，继续为燃料电池散热。

燃料电池发电系统内部产生气泡后，会堆积在内部腔体顶部的压力较低处，因此，通过设置排气管路，利用水流进入膨胀水箱的同时带走内部气泡，实现排气功能。

在膨胀水箱的补水口增加定压泵，通过读取循环泵压力调节定压泵的转速，提高循环泵进口压力；同时在膨胀水箱内设置液位传感器，当在高海拔环境下，定压泵补水量过大，膨胀水箱液位过低时，开启补水阀为膨胀水箱补水，保证定压泵的定压能力，提高系统整体抗气蚀能力。

本实用新型不仅可实现定压功能，还可使膨胀水箱安装在低位，膨胀水箱可集成在燃料电池发电系统内部，提高系统整体的集成度；系统整体抗气蚀能力提高，可更适用于高海拔环境。

附图说明

图1为燃料电池低位排气定压系统的原理图。

其中，1、散热器，2、补水阀，3、膨胀水箱，4、电堆模块，5、液位传感器，6、冷源进口，7、压力传感器，8、循环泵，9、热源出口，10、定压泵。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。

如图1所示，本方案的燃料电池低位排气定压系统包括散热器1，散热器1的热源进口与循环泵8连接，循环泵8与电堆模块4的散热系统的热源出口9连接，电堆模块4的散热系统的冷源进口6与散热器1的冷源出口连接，循环泵8与热源出口9之间并联有定压泵10，定压泵10与膨胀水箱3的补水口连接，热源出口9与循环泵8连接的管道上设置有压力传感器7，且压力传感器7设置在定压泵10与循环泵8之间。

散热器1的热源进口与膨胀水箱3之间设置有补水管，补水管上设置有补水阀2，膨胀水箱3内设置有液位传感器5；电堆模块4的散热系统的热源出口9与膨胀水箱3之间、散热器1的冷源出口与膨胀水箱3之间均设置有排气管。

燃料电池发电系统的电堆模块4工作时产生热量以冷却液为载体，将热量携带至散热器1，利用散热器1的风机引风将燃料电池发电系统的热量带走，冷却后的冷却液循环回燃料电池发电系统，继续为燃料电池散热。

燃料电池发电系统内部产生气泡后，会堆积在内部腔体顶部的压力较低处，因此，通过设置排气管路，利用水流进入膨胀水箱3的同时带走内部气泡，实现排气功能。

在膨胀水箱3的补水口增加定压泵10，通过读取循环泵8压力调节定压泵10的转速，提高循环泵8进口压力；同时在膨胀水箱3内设置液位传感器5，当在高海拔环境下，定压泵10补水量过大，膨胀水箱3液位过低时，开启补水阀2为膨胀水箱3补水，保证定压泵10的定压能力，提高系统整体抗气蚀能力。

本实用新型不仅可实现定压功能，还可使膨胀水箱3安装在低位，膨胀水箱3可集成在燃料电池发电系统内部，提高系统整体的集成度；系统整体抗气蚀能力提高，可更适用于高海拔环境。

普通排气定压装置需要将膨胀水箱3安装在比散热系统或散热器1更高的位置，可实现定压功能。但是采用定压泵10，膨胀水箱3不需要安装在指定高度，膨胀水箱3可集成在燃料电池发电系统内部，提高系统整体的集成度。

燃料电池发电系统的循环泵8的进口压力较低，非常容易发生气蚀效应，因此需要施加额外压力增加该处压力，防止气蚀产生大量气泡。通常定压装置采用势能施加压力，但在高海拔环境下，产生气蚀的压力极低，需要将循环水箱重新放置于更高的位置。但采用定压泵10，膨胀水箱3定压能力受定压泵10决定，受势能影响较小。

Claims (4)

1.一种燃料电池低位排气定压系统，其特征在于，包括散热器，所述散热器的热源进口与循环泵连接，所述循环泵与电堆模块散热系统的热源出口连接，所述电堆模块散热系统的热源出口与散热器的冷源出口连接，所述循环泵与热源出口之间并联有定压泵，所述定压泵与膨胀水箱的补水口连接，所述热源出口与循环泵连接的管道上设置有压力传感器，且压力传感器设置在定压泵与循环泵之间。

2.根据权利要求1所述的燃料电池低位排气定压系统，其特征在于，所述散热器的热源进口与膨胀水箱之间设置有补水管，所述补水管上设置有补水阀。

3.根据权利要求2所述的燃料电池低位排气定压系统，其特征在于，所述膨胀水箱内设置有液位传感器。

4.根据权利要求1所述的燃料电池低位排气定压系统，其特征在于，所述电堆模块散热系统的热源出口与膨胀水箱之间、散热器的冷源出口与膨胀水箱之间均设置有排气管。

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