CN221304738U - 一种氢燃料电池余热回收发电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种氢燃料电池余热回收发电系统，包括：主散热系统、辅助散热系统、温差发电系统及电压转换器，所述主散热系统包括：燃料电池电堆、中冷器、三通阀I、三通阀II、加热器、第一散热器、第一水泵及主水箱，所述三通阀I包括接口A、接口B及接口C，所述三通阀II包括接口D、接口E及接口F，所述三通阀I的接口B连接温差发电系统的热端进水口，所述三通阀II的接口D分别连接三通阀I的接口C及温差发电系统的热端出水口，所述辅助散热系统包括电气件、第二散热器、辅助水箱及第二水泵，所述电气件的冷却液进口连接温差发电系统的冷端出水口，所述第二水泵的出口连接温差发电系统的冷端进水口，从而提高了氢燃料电池的热效率。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及氢燃料电池领域，尤其涉及一种氢燃料电池余热回收发电系统。
【背景技术】
温差发电技术可以将热能直接转换为电能，基本原理为当半导体材料两端具有温度差时，其构成的闭合回路中会产生电流，从而为各种电子设备提供电能，具有结构简单、可靠性高、便于维护、安全无污染等优点。我们在日常工作中发现：燃料电池中的主散热系统(即给燃料电池电堆和中冷器提供散热的系统)中的冷却液温度较高，燃料电池中的辅助散热系统(即给燃料电池系统中的电气部件提供散热的系统)中的冷却液温度较低，两个散热系统中冷却液的温度不同并形成温度差，因此，如何将这两个散热系统中的余热进行回收利用成为本实用新型所要解决的技术问题。
【实用新型内容】
为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种成本较低并可减少热量损失的氢燃料电池余热回收发电系统。
为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种氢燃料电池余热回收发电系统，包括：主散热系统、辅助散热系统、温差发电系统及电压转换器，所述主散热系统包括：燃料电池电堆、中冷器、三通阀I、三通阀II、加热器、第一散热器、第一水泵及主水箱，所述三通阀I包括接口A、接口B及接口C，所述三通阀II包括接口D、接口E及接口F，所述燃料电池电堆的冷却液出口与中冷器的冷却液出口汇合后连接三通阀I的接口A，所述三通阀I的接口B连接温差发电系统的热端进水口，所述三通阀II的接口D分别连接三通阀I的接口C及温差发电系统的热端出水口，所述三通阀II的接口F连接加热器的入口，所述三通阀II的接口E连接第一散热器的入口，所述主水箱包括主水箱第一进气口、主水箱第二进气口及主水箱出水口，所述主水箱第一进气口连接第一散热器的排气口，所述主水箱第二进气口连接燃料电池电堆的排气口，所述主水箱出水口、加热器的出口、第一散热器的出口三者分别连接第一水泵的入口，所述第一水泵的出口分别连接燃料电池电堆的冷却液进口及中冷器的冷却液进口，所述辅助散热系统包括电气件、第二散热器、辅助水箱及第二水泵，所述电气件的冷却液出口连接第二散热器的入口，所述电气件的冷却液进口连接温差发电系统的冷端出水口，所述辅助水箱设有辅助水箱进气口及辅助水箱出水口，所述辅助水箱进气口连接第二散热器的排气口，所述第二散热器的出口及辅助水箱出水口分别连接第二水泵的入口，所述第二水泵的出口连接温差发电系统的冷端进水口，温差发电系统的电能输出端连接电压转换器的输入端，电压转换器的输出端连接电气件。
优选地，本实用新型中的一种氢燃料电池余热回收发电系统，进一步设置为：所述第一水泵及第二水泵均为高压水泵。
优选地，本实用新型中的一种氢燃料电池余热回收发电系统，进一步设置为：所述加热器为高压水暖加热器。
优选地，本实用新型中的一种氢燃料电池余热回收发电系统，进一步设置为：所述第一散热器为高温散热器。
优选地，本实用新型中的一种氢燃料电池余热回收发电系统，进一步设置为：所述第二散热器为低温散热器。
优选地，本实用新型中的一种氢燃料电池余热回收发电系统，进一步设置为：所述温差发电系统包括半导体热电材料、热电材料加热器及热电材料散热器。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型通过对燃料电池中主散热系统的冷却液余热及辅助散热系统中的冷却液余热进行回收发电，从而大大减少了热量损失，降低了主散热回路高温散热器的工作负荷，提高氢燃料电池的热效率。另外由于本实用新型的温差发电系统冷源来自辅助散热系统，无需额外的冷却装置，因此使得整个发电系统结构得到了简化，降低了成本。
【附图说明】
图1为本实用新型中氢燃料电池余热回收发电系统的流程图。
图2为本实用新型主散热系统中小循环回路的流程图。
图3为本实用新型主散热系统中大循环回路的流程图。
【具体实施方式】
下面通过具体实施例对本实用新型所述的一种氢燃料电池余热回收发电系统作进一步的详细描述。
参图1至图3所示，一种氢燃料电池余热回收发电系统，包括：主散热系统、辅助散热系统、温差发电系统及电压转换器，所述主散热系统包括：燃料电池电堆、中冷器、三通阀I、三通阀II、加热器、第一散热器、第一水泵及主水箱，在本实施方式中，所述加热器为高压水暖加热器，所述第一散热器为高温散热器，所述第一水泵为高压水泵，所述三通阀I包括接口A、接口B及接口C，所述三通阀II包括接口D、接口E及接口F，所述燃料电池电堆的冷却液出口与中冷器的冷却液出口汇合后连接三通阀I的接口A，所述三通阀I的接口B连接温差发电系统的热端进水口，所述三通阀II的接口D分别连接三通阀I的接口C及温差发电系统的热端出水口，所述三通阀II的接口F连接加热器的入口，所述三通阀II的接口E连接第一散热器的入口，所述主水箱包括主水箱第一进气口、主水箱第二进气口及主水箱出水口，所述主水箱第一进气口连接第一散热器的排气口，所述主水箱第二进气口连接燃料电池电堆的排气口，冷却液流动过程中会产生气泡，气泡的存在会影响冷却性能，因此需要设置排气口将气泡从系统中排出，所述主水箱的作用是为系统补充冷却液并将系统中的气泡排出。所述主水箱出水口、加热器的出口、第一散热器的出口三者分别连接第一水泵的入口，所述第一水泵的出口分别连接燃料电池电堆的冷却液进口及中冷器的冷却液进口。
所述主散热系统形成两个循环回路(即小循环回路及大循环回路)，小循环回路的作用是在低温环境时使燃料电池快速升温达到工作温度；小循环回路工作时，关闭三通阀I的接口B及三通阀II的接口E，小循环回路工作时的冷却液路径为：冷却液从燃料电池电堆及中冷器中流出通过三通阀I及三通阀II进入加热器，通过加热器对冷却液进行加热，加热后的冷却液通过第一水泵再送入燃料电池电堆及中冷器中，以此循环往复，小循环回路工作时，冷却液不流经第一散热器。大循环回路的作用是保证燃料电池能在工作状态下保持恒定温度，确保燃料电池性能与寿命。所述大循环回路工作时，关闭三通阀II的接口F，大循环回路工作时的冷却液路径为：冷却液从燃料电池电堆及中冷器中出来通过三通阀I及三通阀II进入第一散热器，通过第一散热器对冷却液进行散热，散热后的冷却液通过第一水泵送入燃料电池电堆及中冷器中，以此循环往复，大循环回路是当冷却液温度高于限值时开启的。
所述辅助散热系统主要对燃料电池系统中的电气件采用水冷方式进行冷却，所述电气件包括电压转换器、控制器及空压机等，所述辅助散热系统包括电气件、第二散热器、辅助水箱及第二水泵，在本实施方式中，所述第二散热器为低温散热器，第二水泵均为高压水泵。所述电气件的冷却液出口连接第二散热器的入口，所述电气件的冷却液进口连接温差发电系统的冷端出水口，所述辅助水箱设有辅助水箱进气口及辅助水箱出水口，所述辅助水箱进气口连接第二散热器的排气口，所述第二散热器的出口及辅助水箱出水口分别连接第二水泵的入口，所述第二水泵的出口连接温差发电系统的冷端进水口，温差发电系统的电能输出端连接电压转换器的输入端，电压转换器的输出端连接电气件。所述温差发电系统包括半导体热电材料、热电材料加热器及热电材料散热器，由于温差发电系统属于现有技术，因此对其不再进行详细描述。本实用新型将温差发电系统的热端进水口设置于主散热系统中冷却液流量和温度最高的位置，即燃料电池电堆和中冷器的冷却液出口处，为温差发电模块提供稳定的热源。将温差发电系统的冷端进水口设置于辅助散热系统中温度最低的位置，即第二水泵的出口处，从而为温差发电系统提供稳定的冷源。由于小循环回路处于冷却液温度升高的状态，温度不够稳定，因此小循环回路工作时不适合进行温差发电，因此温差发电系统仅在大循环回路开启后运行，小循环回路模式下，控制三通阀I使主散热系统中的冷却液不流经温差发电系统，系统经加热器迅速升温，缩短启动时间。大循环回路模式下，冷却液温度较高且相对稳定，控制三通阀I使冷却液流经温差发电系统，为温差发电系统提供稳定热源。
综上所述，本实用新型通过对燃料电池中主散热系统的冷却液余热及辅助散热系统中的冷却液余热进行回收发电，从而大大减少了热量损失，降低了主散热回路高温散热器的工作负荷，提高氢燃料电池的热效率。另外由于本实用新型的温差发电系统冷源来自辅助散热系统，无需额外的冷却装置，因此使得整个发电系统结构得到了简化，降低了成本。
上述的实施例仅例示性说明本实用新型创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本实用新型；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种氢燃料电池余热回收发电系统，其特征在于：包括：主散热系统、辅助散热系统、温差发电系统及电压转换器，所述主散热系统包括：燃料电池电堆、中冷器、三通阀I、三通阀II、加热器、第一散热器、第一水泵及主水箱，所述三通阀I包括接口A、接口B及接口C，所述三通阀II包括接口D、接口E及接口F，所述燃料电池电堆的冷却液出口与中冷器的冷却液出口汇合后连接三通阀I的接口A，所述三通阀I的接口B连接温差发电系统的热端进水口，所述三通阀II的接口D分别连接三通阀I的接口C及温差发电系统的热端出水口，所述三通阀II的接口F连接加热器的入口，所述三通阀II的接口E连接第一散热器的入口，所述主水箱包括主水箱第一进气口、主水箱第二进气口及主水箱出水口，所述主水箱第一进气口连接第一散热器的排气口，所述主水箱第二进气口连接燃料电池电堆的排气口，所述主水箱出水口、加热器的出口、第一散热器的出口三者分别连接第一水泵的入口，所述第一水泵的出口分别连接燃料电池电堆的冷却液进口及中冷器的冷却液进口，所述辅助散热系统包括电气件、第二散热器、辅助水箱及第二水泵，所述电气件的冷却液出口连接第二散热器的入口，所述电气件的冷却液进口连接温差发电系统的冷端出水口，所述辅助水箱设有辅助水箱进气口及辅助水箱出水口，所述辅助水箱进气口连接第二散热器的排气口，所述第二散热器的出口及辅助水箱出水口分别连接第二水泵的入口，所述第二水泵的出口连接温差发电系统的冷端进水口，温差发电系统的电能输出端连接电压转换器的输入端，电压转换器的输出端连接电气件。
2.如权利要求1所述的一种氢燃料电池余热回收发电系统，其特征在于：所述第一水泵及第二水泵均为高压水泵。
3.如权利要求1所述的一种氢燃料电池余热回收发电系统，其特征在于：所述加热器为高压水暖加热器。
4.如权利要求1所述的一种氢燃料电池余热回收发电系统，其特征在于：所述第一散热器为高温散热器。
5.如权利要求1所述的一种氢燃料电池余热回收发电系统，其特征在于：所述第二散热器为低温散热器。
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