CN217589002U - 一种多套燃料电池系统集成散热控温系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多套燃料电池系统集成散热控温系统，其包括若干换热系统，每个散热系统分别与燃料电池系统连接，若干散热系统均与外部换热器连接；每个散热系统均包括第一换热器，第一换热器与燃料电池系统连接，第一换热器的冷源出口与燃料电池系统的冷源进口连接；第一换热器通过电磁阀与外部散热器连接；第一换热器的冷源出口与燃料电池系统的冷源进口之间设置有三通阀，三通阀的一侧通道与第一换热器的热源进口并联。利用该系统，可以保证每套燃料电池系统实现不同工况点运行，保证每套燃料电池系统温度控制和散热控制的稳定性，最大程度提高每套燃料电池系统的发电效率并保证每套燃料电池系统的寿命。

Description

一种多套燃料电池系统集成散热控温系统

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种多套燃料电池系统集成散热控温系统。

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。在反应过程中，除了产生电能，还会产生大量的热。燃料电池发电系统在运行时需维持温度恒定才可保证其正常发电，防止设备受损，因此燃料电池发电系统需配置散热器进行燃料电池发电系统的散热与控温。

集成多套燃料电池系统，需要配置多套散热器及其附属部件为每一台燃料电池系统散热，零部件数量多，成本高，且随着集成燃料电池系统套数的增加，会使得整套集成系统的故障率和零部件成本明显增加。因此，需要为多套燃料电池发电系统统一配置一套散热器，提高散热效率，减少设备数量。

然而在多套燃料电池发电系统并联输出时，由于可能存在每套燃料电池发电系统工作工况点不同的情况，这导致不同的燃料电池发电系统的工作温度、冷却液需求流量产生不同，多系统配置一套散热器无法实现对每套燃料电池发电系统的散热量与温度的精确控制，将严重影响燃料电池发电系统的发电效率与系统寿命。

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了整体散热效率、降低能耗的多套燃料电池系统集成散热控温系统。

为达到上述发明目的，本实用新型所采用的技术方案为：

提供一种多套燃料电池系统集成散热控温系统，其包括若干换热系统，每个散热系统分别与燃料电池系统连接，若干散热系统均与外部换热器连接；

每个散热系统均包括第一换热器，第一换热器的热源进口与燃料电池系统的热源出口连接，第一换热器的冷源出口与燃料电池系统的冷源进口连接；

第一换热器的热源出口通过电磁阀与外部散热器的热源进口连接，外部散热器的冷源出口与第一换热器的冷源进口连接；

第一换热器的冷源出口与燃料电池系统的冷源进口之间设置有三通阀，三通阀的一侧通道与第一换热器的热源进口并联。

在本系统中，燃料电池系统散发热量被系统内部的循环水泵带出至外部换热器，由外部冷却液经过外部换热器将热量交换至外侧，保证燃料电池系统内部散热的稳定性。多个燃料电池系统散发的热量由一大型外部散热器统一散热。外部散热器根据外部水温和燃料电池发电系统功率计算产热量调节散热量，循环水泵根据燃料电池系统的产热量调节流量，保证循环水流量与散热量的充分，保证系统整体散热的稳定性。

当不同燃料电池系统处于不同运行工况时，系统根据不同燃料电池系统的温度需求，调控三通阀开度，保证每套燃料电池系统温度控制的稳定性。

当个别燃料电池系统不启动时，可关闭该燃料电池系统对应的电磁阀，使外部循环水不经过该燃料电池系统对应的换热器，节约循环水泵能耗。

进一步地，燃料电池系统的冷源进口处设置有第一温度传感器，燃料电池系统的热源出口上设置有第四温度传感器。用于检测进入燃料电池系统的冷循环水的温度和排出燃料电池系统的热循环水的温度，便于调控三通阀开度。

进一步地，外部散热器包括积液槽，积液槽内设置有散热罩，散热罩内设置有第二换热器，第二换热器的上方设置与电磁阀连接的喷头，散热罩的上端和下端均开口，积液槽的底部与第一换热器的冷源进口连接。

从换热器排出的热循环水排入散热罩内，通过向第二换热器喷淋，实现对热循环水的降温，第二换热器从外部获取冷源，降温后得到的冷循环水排入积液槽内，通过循环水泵继续排入第一换热器进行换热。

进一步地，积液槽的底部与第一换热器的冷源进口之间设置有循环水泵，且循环水泵设置在积液槽底部的出液口处，循环水泵提供给循环的动力，确保换热效率。

进一步地，循环水泵的出液口处设置有第二温度传感器。第二温度传感器用于检测从积液槽排出的冷循环页的温度，便于调控第二换热器的制冷效率。

进一步地，喷头与电磁阀之间设置有流量传感器和第三温度传感器。流量传感器和第三温度传感器用于检测进入外部散热器的热循环水的流量和温度，便于调控第二换热器的制冷效率。

进一步地，散热罩为筒状结构，且散热罩的腰部收缩，减少热循环水的蒸发，促进热蒸汽冷凝成液态水，降低循环水蒸发的速率。

本实用新型的有益效果为：

1.实现多套燃料电池发电系统集成散热功能

利用该系统，可以保证每套燃料电池系统实现不同工况点运行，保证每套燃料电池系统温度控制和散热控制的稳定性，最大程度提高每套燃料电池系统的发电效率并保证每套燃料电池系统的寿命。

2.减少零部件数量

针对传统的多套集成燃料电池系统的散热方案，本方案将外部散热器集成为一套，降低了外部散热器的数量，使得整个系统的故障率、检修维护成本与零部件成本均下降。

3.提高整个系统的散热效率

本方案采用单个的大型外部散热器效率较小型的散热器更高，采用大型的外部散热器相较于使用多套小型的散热器散热效率更具备优势，更加节能。

附图说明

图1为多套燃料电池系统集成散热控温系统的原理图。

其中，1、燃料电池系统，2、第一温度传感器，3、三通阀，4、第一换热器，5、电磁阀，6、第二温度传感器，7、循环水泵，8、冷循环水，9、积液槽，10、冷空气，11、第二换热器，12、喷头，13、散热罩，14、热蒸汽，15、流量传感器，16、第三温度传感器，17、第四温度传感器。

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，本方案的多套燃料电池系统集成散热控温系统包括若干换热系统，每个散热系统分别与燃料电池系统1连接，若干散热系统均与外部换热器连接；

每个散热系统均包括第一换热器4，第一换热器4的热源进口与燃料电池系统1的热源出口连接，第一换热器4的冷源出口与燃料电池系统1的冷源进口连接；

第一换热器4的热源出口通过电磁阀5与外部散热器的热源进口连接，外部散热器的冷源出口与第一换热器4的冷源进口连接；

第一换热器4的冷源出口与燃料电池系统1的冷源进口之间设置有三通阀3，三通阀3的一侧通道与第一换热器4的热源进口并联。

在本系统中，燃料电池系统1散发热量被系统内部的循环水泵7带出至外部换热器，由外部冷却液经过外部换热器将热量交换至外侧，保证燃料电池系统1内部散热的稳定性。多个燃料电池系统1散发的热量由一大型外部散热器统一散热。外部散热器根据外部水温和燃料电池发电系统功率计算产热量调节散热量，循环水泵7根据燃料电池系统1的产热量调节流量，保证循环水流量与散热量的充分，保证系统整体散热的稳定性。

当不同燃料电池系统1处于不同运行工况时，系统根据不同燃料电池系统1的温度需求，调控三通阀3开度，保证每套燃料电池系统1温度控制的稳定性。

当个别燃料电池系统1不启动时，可关闭该燃料电池系统1对应的电磁阀5，使外部循环水不经过该燃料电池系统1对应的换热器，节约循环水泵7能耗。

本实施例中，燃料电池系统1的冷源进口处设置有第一温度传感器2，燃料电池系统1的热源出口上设置有第四温度传感器17。用于检测进入燃料电池系统1的冷循环水8的温度和排出燃料电池系统1的热循环水的温度，便于调控三通阀3开度。

本实施例中，外部散热器包括积液槽9，积液槽9内设置有散热罩13，散热罩13内设置有第二换热器11，第二换热器11的上方设置与电磁阀5连接的喷头12，散热罩13的上端和下端均开口，积液槽9的底部与第一换热器4的冷源进口连接，第二换热器11采用制冷管，内部循环冷空气，实现制冷。

从换热器排出的热循环水排入散热罩13内，通过向第二换热器11喷淋，实现对热循环水的降温，热蒸汽14从散热罩13的上端排出，第二换热器11从外部获取冷空气10进行制冷，降温后得到的冷循环水8排入积液槽9内，通过循环水泵7继续排入第一换热器4进行换热。

本实施例中，积液槽9的底部与第一换热器4的冷源进口之间设置有循环水泵7，且循环水泵7设置在积液槽9底部的出液口处，循环水泵7提供给循环的动力，确保换热效率。

本实施例中，循环水泵7的出液口处设置有第二温度传感器6。第二温度传感器6用于检测从积液槽9排出的冷循环页的温度，便于调控第二换热器11的制冷效率。喷头12与电磁阀5之间设置有流量传感器15和第三温度传感器16。流量传感器15和第三温度传感器16用于检测进入外部散热器的热循环水的流量和温度，便于调控第二换热器11的制冷效率。

本实施例中，散热罩13为筒状结构，且散热罩13的腰部收缩，减少热循环水的蒸发，促进热蒸汽14冷凝成液态水，降低循环水蒸发的速率。

Claims (7)

1.一种多套燃料电池系统集成散热控温系统，其特征在于，包括若干换热系统，每个所述换热系统分别与燃料电池系统连接，若干所述换热系统均与外部换热器连接；

每个所述换热系统均包括第一换热器，所述第一换热器的热源进口与燃料电池系统的热源出口连接，所述第一换热器的冷源出口与燃料电池系统的冷源进口连接；

所述第一换热器的热源出口通过电磁阀与外部散热器的热源进口连接，所述外部散热器的冷源出口与第一换热器的冷源进口连接；

所述第一换热器的冷源出口与燃料电池系统的冷源进口之间设置有三通阀，所述三通阀的一侧通道与第一换热器的热源进口并联。

2.根据权利要求1所述的多套燃料电池系统集成散热控温系统，其特征在于，所述燃料电池系统的冷源进口上设置有第一温度传感器，所述燃料电池系统的热源出口上设置有第四温度传感器。

3.根据权利要求1所述的多套燃料电池系统集成散热控温系统，其特征在于，所述外部散热器包括积液槽，所述积液槽内设置有散热罩，所述散热罩内设置有第二换热器，所述第二换热器的上方设置与电磁阀连接的喷头，所述散热罩的上端和下端均开口，所述积液槽的底部与第一换热器的冷源进口连接。

4.根据权利要求3所述的多套燃料电池系统集成散热控温系统，其特征在于，所述积液槽的底部与第一换热器的冷源进口之间设置有循环水泵，且循环水泵设置在积液槽底部的出液口处。

5.根据权利要求4所述的多套燃料电池系统集成散热控温系统，其特征在于，所述循环水泵的出液口处设置有第二温度传感器。

6.根据权利要求3所述的多套燃料电池系统集成散热控温系统，其特征在于，所述喷头与电磁阀之间设置有流量传感器和第三温度传感器。

7.根据权利要求3所述的多套燃料电池系统集成散热控温系统，其特征在于，所述散热罩为筒状结构，且散热罩的腰部收缩。

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