CN110137534A - 燃料电池***及氢动力车辆 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种燃料电池***及氢动力车辆，包括储氢装置、燃料电池模组、供氢管路及冷却液循环管路，所述燃料电池模组具有氢气入口、冷却液入口以及冷却液出口，所述冷却液循环管路连接所述冷却液入口和冷却液出口，所述储氢装置包括储氢容器、水箱、气体通路及液体通路，所述储氢容器有多个并间隔设于所述水箱内部，所述气体通路设于所述水箱外部，所述气体通路连接各所述储氢容器，所述气体通路具有氢气接口，所述液体通路包括导热液入口及导热液出口；所述供氢管路连接所述充氢接口和所述氢气入口。该装置将储氢容器整体置于水箱的内部，能够实现对储氢容器的热管理，也能够将两者整体结合一体，便于生产制造。
Description
技术领域
本发明涉及储氢技术领域，尤其是关于一种应用在氢动力车辆上的车载燃料电池***。
背景技术
氢能具有洁净、效率高、可再生等诸多优点，是受到全世界普遍关注的一种新型能源。氢燃料电池作为氢能应用的典型代表，具有备电时间长、高效、环保、体积小、重量轻等诸多优点，在交通运输等领域展现出良好的应用前景。
氢燃料电池发电需要大量的氢气燃料，目前，实用的氢气储存与输送的方法主要有三种，即高压容器(主要为钢瓶)、液氢储罐(低温杜瓦瓶)及储氢合金罐。储氢合金罐是利用氢气与合金的化学反应来储存氢气，是一种固态储氢技术，与其它方式相比，具有储氢压力低、密度高、供氢纯度高等特点，特别适于作为氢燃料电池的氢源。
众所周知，某些金属和合金允许可逆储存和释放氢。储氢合金吸放氢是化学反应过程，伴随有巨大的热效应，其吸氢时放热，放氢时吸热。公开号为CN 102242861A、名称为“一种大直径储氢合金罐及其制作方法”的中国发明专利申请公开了一种储氢合金罐，其包括钢制瓶体，瓶体内设有管状的热交换器和能够在瓶体内填充装填储氢合金粉的环形多孔传质模块。公开号为CN 1688857A、名称为“在氢动力车辆中使用的具有热传递***的车载储氢单元”公开了一种储氢单元，包括储氢容器、能够传递热量的第一回路及能够在车辆运行中将热量提供给第一回路的第二回路。
为了更好的利用氢能源，有必要提供一种新的能够应用在氢动力车辆上的车载燃料电池***。
发明内容
本发明提供一种新的燃料电池***及氢动力车辆。
本发明提供一种燃料电池***，包括储氢装置、燃料电池模组、供氢管路及冷却液循环管路，所述燃料电池模组具有氢气入口、冷却液入口以及能够排出携带有废热的冷却液的冷却液出口，所述冷却液循环管路连接所述冷却液入口和冷却液出口，所述储氢装置包括能够充填储氢合金的储氢容器、能够充填导热液的水箱、气体通路及液体通路，所述储氢容器有多个并间隔设于所述水箱内部，所述气体通路设于所述水箱外部，所述气体通路连接各所述储氢容器，所述气体通路具有氢气接口，所述液体通路包括能够将所述导热液导入所述水箱内部的导热液入口及能够将所述水箱内部的导热液导出的导热液出口，所述导热液入口和导热液出口设于所述水箱外部；所述供氢管路连接所述充氢接口和所述氢气入口。
进一步的，所述的燃料电池***，还包括热交换器及能够供导热液流动的导热液循环管路，所述热交换器具有相互隔离的热端和冷端，所述热端与所述冷却液循环管路串联，所述冷端与所述导热液循环管路串联，所述导热液循环管路连接所述导热液入口和导热液出口，使流经热端的冷却液所携带的废热能够加热流经冷端的导热液。
进一步的，所述水箱的内部固定有多个第一隔板和第二隔板，在所述水箱的前后方向上，所述第一隔板和第二隔板相间分布，所述第一隔板和第二隔板将所述水箱内部分隔成多个密闭的供导热液流动的热交换空间，被所述第一隔板分隔开的两个所述热交换空间的底部连通，被所述第二隔板分隔开的两个所述热交换空间的顶部连通。
进一步的，所述水箱具有相对的前端板和后端板、相对的上盖板和下底板及左右侧板，所述上盖板具有上下贯穿的多个上插孔，所述下底板具有上下贯穿的多个下插孔，所述第一隔板、第二隔板均具有相对的上边缘和下边缘，所述上边缘具有间隔分布的多个上凸起，所述下边缘具有多个下凸起及多个凹槽，所述下凸起与所述凹槽相间分布，所述第一隔板的上凸起与所述上盖板的上插孔插接配合并密封，所述第一隔板的下凸起与所述下底板的下插孔插接配合并密封，被所述第一隔板分隔开的两个所述热交换空间通过所述凹槽连通；所述第二隔板的下凸起与所述上盖板的上插孔插接配合并密封，所述第二隔板的上凸起与所述下底板的下插孔插接配合并密封，被所述第二隔板分隔开的两个所述热交换空间通过所述凹槽连通。由于第一隔板上的凹槽和第二隔板上的凹槽是上下交替放置的，就使得导热液在水箱内部迂回流动，增加了热交换的效果。
第一隔板和第二隔板不仅能够将水箱的内部分隔出多个热交换空间，而且能够起到支撑、定位储氢容器和回流管的作用。
前端板位于后端板的前方，上盖板可以位于下底板的上方。前端板和后端板可以确定前后方向。上盖板和下底板可以确定上下方向。
进一步的，所述第一、第二隔板均具有前后贯穿的多个第一支撑孔，各所述储氢容器平行，各所述储氢容器支撑于与其对应的各所述第一支撑孔。第一支撑孔的孔径和储氢容器的外径匹配。
进一步的，所述液体通路包括回流管，所述第一、第二隔板均具有前后贯穿的第二支撑孔，各所述第二支撑孔支撑所述回流管，所述回流管与各所述储氢容器平行，所述回流管与所述导热液出口连接。
进一步的，所述导热液入口和导热液出口均设于所述前端板。导热液入口可以设于所述前端板的上部。导热液出口可以设于前端板的中部或下部。回流管可以位于水箱的中部或下部。当然，导热液入口和导热液出口也可以设于所述后端板，即与气体通路一起布置在后端板；或者，导热液入口和导热液出口可以设置在不同的端板。导热液入口和导热液出口的位置取决于应用项目的设计要求。
进一步的，所述气体通路包括汇流管、分气管、第一进出气管及第二进出气管，所述分气管与所述储氢容器一一对应连接，各所述分气管均与所述汇流管连接，所述汇流管设于所述后端板，所述第一进出气管和第二进出气管分别设于所述汇流管的两端，所述氢气接口设于所述第一进出气管和/或第二进出气管。
进一步的，所述储氢容器的氢出入接口设有固定储氢容器用外螺纹和用于安装密封圈的环槽以及用于连接分气管接头的内螺纹，所述后端板设有通孔，所述氢出入接口穿过所述通孔后与螺纹紧固件连接而使所述储氢容器与所述后端板固定，安装在环槽内的密封圏保证连接处***漏。
进一步的，所述上盖板、下底板、左右侧板及前端板焊接一体而形成焊接体，所述后端板可拆卸安装在所述焊接体的后端，且所述后端板和所述后端之间设有能够防止导热液泄漏的密封垫。后端板可以通过螺纹紧固件与焊接体后端可拆卸连接。
进一步的，所述导热液循环管路设有水泵及设有能够防止在充氢工况下外部冷却设备所泵入的导热液流入所述导热液循环管路的单向阀。
进一步的，所述燃料电池***，还包括膨胀水箱，所述膨胀水箱与所述导热液循环管路连通，在竖直方向上，所述膨胀水箱高于所述水泵和所述导热液循环管路。
进一步的，所述供氢管路设有第一电磁阀、第二电磁阀及减压阀，所述第二电磁阀和减压阀并联后与所述第一电磁阀串联，所述供氢管路还设有压力传感器。
进一步的，所述充氢接口通过手动泄放管路连接手动泄放口，所述充氢接口通过安全泄放管路连接安全泄放口。
进一步的，所述冷却液循环管路设有散热器。
进一步的，所述的车载燃料电池***，还包括缓冲氢瓶，所述缓冲氢瓶与所述储氢装置并联后与所述供氢管路连接。
一种氢动力车辆，包括述的储氢装置。
本发明的有益效果是：1)将储氢容器整体置于水箱的内部，能够实现对储氢容器的热管理，也能够将两者整体结合一体，便于生产制造。2)通过在燃料电池模组冷却液循环管路中***热交换器，使燃料电池模组流出的带有废热的冷却液通过热交换器加热导热液，从而将燃料电池模组工作中产生的原本通过外部散热器排放掉的废热加以部分回收利用，能够降低燃料电池模组的散热负担。
附图说明
图1及图2分别是本实施方式储氢装置的两个不同视角的立体图；
图3是本实施方式储氢装置的主视图；
图4是本实施方式储氢装置的左视图；
图5及图6分别是图3沿A-A方向和沿B-B方向的剖视图；
图7是本实施方式储氢装置的立体图(去掉上盖板)；
图8是本实施方式的第一、第二隔板的立体图；
图9是本实施方式的储氢容器的立体图；
图10本实施方式储氢装置的立体图(去掉上盖板、前端板和部分储氢容器)；
图11是图10中P所指处的局部放大示意图；
图12是反映本实施方式储氢容器、后端板和分气管连接关系的结构示意图；
图13是本实施方式燃料电池***的结构框图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1至图12所示，一种储氢装置99，包括储氢容器2、水箱1、气体通路3及液体通路。储氢容器2有多个，其是具有一定容积的耐压容器，其能够充填储氢合金。储氢容器2的一端具有氢出入接口21。
水箱1是方形体，其具有相对的前端板14和后端板15、相对的上盖板11和下底板12、及左右两个侧板13，该前端板14、后端板15、上盖板11、下底板12及两个侧板13连接一体而围出一个具有一定内部空间的长方形体。
气体通路3包括汇流管30、多个分气管31、第一出入气管34及第二出入气管35。分气管31与储氢容器2一一对应连接。各个分气管31均与该汇流管30连接。汇流管30的两端分别连接该第一出入气管34及第二出入气管35，第一出入气管34设有用于进行气管通断控制的第一阀门32，第二出入气管35设有用于进行气管通断控制的第二阀门33。气体通路3可以安装在水箱的后端板15。第一出入气管34和第二出入气管35中至少之一设有氢气接口，通过该氢气接口实现氢气的输入或输出。
液体通路包括用于接收外部导热液的导热液入口4、用于排出导热液的导热液出口5及与导热液出口5连接的回流管8。回流管8与储氢容器2平行。导热液入口4可以安装在前端板14左侧的上部，导热液出口5可以安装在前端板14右侧的中部或下部位置，回流管8可以安装在水箱内部右侧的中部或下部。导热液通过导热液入口4流入水箱内部，流经各个储氢容器2的外壁后，通过回流管8和导热液出口5排出到水箱外部。
水箱1内部固定有多个第一隔板6和多个第二隔板7，各个第一隔板6和第二隔板7相互平行。在水箱1的前后方向(长度方向上)，第一隔板6和第二隔板7相间分布，即按照第一隔板6、第二隔板7、第一隔板6...的规律分布。相间分布的第一、第二隔板将水箱内部分隔成多个热交换空间。第一隔板6和第二隔板7均具有前后贯穿的多个第一支撑孔62，第一支撑孔62与储氢容器2一一对应，第一支撑孔62用于供对应的储氢容器2穿设并支撑该储氢容器2。第一隔板6和第二隔板7均具有前后贯穿的一个第二支撑孔63，该第二支撑孔63用于供回流管8穿设并支撑该回流管8，第二支撑孔可以位于隔板6、7右侧的中部或下部。第一、第二隔板6、7的上边缘具有多个凸出的上凸起64，各上凸起64间隔分布。第一、第二隔板6、7的下边缘具有多个凸出的下凸起65及多个凹入的凹槽61，各下凸起65间隔分布，凹槽61位于相邻的两个下凸起65之间，即，下凸起65和凹槽61可以相间分布。水箱的上盖板11具有上下贯穿的多个上插孔16，每个上插孔对应第一隔板的一个上凸起或对应第二隔板的一个下凸起。水箱的下底板12具有上下贯穿的多个下插孔17，每个下插孔对应第一隔板的一个下凸起或对应第二隔板的一个上凸起。
安装时，第一隔板6和第二隔板7反方向安装，即第一隔板6的上凸起64朝上且下凸起65朝下，第二隔板7的上凸起64朝下且下凸起65朝上；第一隔板6的上凸起64与上盖板11的上插孔16配合，第一隔板7的下凸起65与下底板12的下插孔17配合；第二隔板7的上凸起64与下底板12的下插孔17配合，第二隔板的下凸起65与上盖板的上插孔16配合；对于被第一隔板6隔开的两个热交换空间，两个热交换空间通过第一隔板6的凹槽61连通，使两个热交换空间在靠近下底板的下部位置连通，即上一热交换空间的导热液能够从下方进入下一热交换空间；对于被第二隔板7隔开的两个热交换空间，热交换空间通过第二隔板的凹槽61连通，使两个热交换空间在靠近上盖板的上部位置连通，即上一热交换空间的导热液能够从上方进入下一热交换空间。回流管可以一直延伸到最后一个热交换空间。在流动过程中，导热液对储氢容器的外壁进行冷却，实现了与储氢合金的热交换。
各储氢容器2可以平行设置在水箱1内部，其排成多排，每排有多个储氢容器2。各第一、第二隔板6、7的对应同一储氢容器2的第一支撑孔62同轴线，第一支撑孔62的孔径和储氢容器2的外径匹配。各第一、第二隔板6、7的第二支撑孔63同轴线。储氢容器2可以与水箱后端板15螺纹连接。第一、第二隔板6、7与水箱侧板13之间具有液体密封性，如第一、第二隔板的左右边缘可以分别与水箱的左右侧板焊接而实现密封和力学上的连接。第一、第二隔板6、7与水箱上盖板、下底板11、12具有液体密封性，如上、下边缘与上盖板或下底板焊接而实现密封和力学上的连接。插接配合的凸起和插孔之间具有液体密封性，如第一、第二隔板的上、下凸起64、65和上插孔16或下插孔17插接配合并焊接，实现密封和力学上的连接，防止上、下盖板在导热液压力作用下鼓胀变形和防止导热液从上下插孔处泄漏。水箱的上盖板11、下底板12、侧板13及前端板14之间可以焊接为一体，保证水箱整体***漏；可以仅后端板15能够拆开，装配时，在后端板15和焊接体之间设有密封垫9以防止导热液泄漏。
结合图12，储氢容器的氢出入接口21设有固定储氢容器用外螺纹136、用于安装密封圈18的环槽137以及用于连接分气管31的接头140的内螺纹138，后端板设有通孔10，氢出入接口21穿过该通孔后与螺纹紧固件139配合而使储氢容器2与后端板15固定，安装在环槽137内的密封圈18保证后端板和储氢容器的连接处***漏。
水箱的上盖板11、下底板12、侧板13和前端板14可以焊接为一体，形成一个焊接体，后端板15可以通过螺纹紧固件可拆卸的固定在该焊接体的后端，如后端板15通过螺纹紧固件固定在该焊接体后端的安装框架19上，该后端板15和安装框架19之间设有能够防止导热液泄漏的密封垫9。后端板设有前后贯穿的通孔10，储氢容器的氢出入接口21穿过该通孔10后与螺纹紧固件(如螺母)配合，从而将该储氢容器2与后端板15固定。氢出入接口21通过密封圈18实现与通孔10之间的液体密封，防止导热液泄漏。
对于储氢装置，各储氢容器2内均充填储氢合金(如储氢合金颗粒)，通过设计好的氢气***，一方面通过充氢管路与外部氢源气密配合，另一方面，通过供氢管路与用氢装置(如燃料电池模组)气密配合。在氢气充氢工况中，外部氢源的氢气经充氢管路并通过汇流管、各分气管分流至已充填储氢合金的各个储氢容器，储氢合金吸收氢气并且产生热量。为了保持储氢合金对氢气的最优吸收，需要从储氢合金中除去氢化物形成热，这通过在充氢工况中使导热液在水箱内部流动实现。反之，在对外供氢工况下，已经吸收有氢气的储氢合金由各个储氢容器经过各分气管、汇流管并通过供氢管路的相关部件将氢气释放出来，储氢合金在释放氢气的过程中需要吸热，若要使储氢合金维持规定的放氢能力，则需要热管理***通过导热液持续稳定的给各个储氢容器内的储氢合金加热。气体通路的第一出入气管34和第二出入气管35中之一作为充氢接口而用于连接充氢管路、供氢管路，当然，也可以仅设置一出入气管。在充氢工况中，该出入气管与充氢管路连接；在供氢工况中，该出入气管与供氢管路连接。通常，设置第一、第二出入气管和第一、第二阀门是工艺要求，即储氢容器完成充填储氢合金后，需要对储氢合金进行活化处理；活化工艺过程需要进行抽真空、气体置换、多次充放氢气等，就需要两个出入气管和阀门以方便操作。活化完成后的合格产品在实际应用中，只用到其中一个出入气管和阀门，另一个出入气管及阀门是始终关闭的。在充氢工况时，外部氢源的氢气能够通过气体通路分流至各储氢容器；在供氢工况时，各储氢容器释放的氢气能够通过气体通路汇集。
对于储氢装置，液体通路至少部分设置在水箱内部，其具有导热液入口及导热液出口。导热液在水箱内部流动，并流经各个储氢容器的外壁，在该流动过程中，实现与储氢容器内储氢合金的热交换。另外，由于第一隔板上的凹槽和第二隔板上的凹槽61是上下交替放置的，使得导热液在水箱内部迂回流动，增加了热交换的效果。在充氢工况下，经过外部设备冷却后的导热液通过导热液入口进入水箱，冷却后的导热液在水箱内部与储氢容器热交换，吸收氢化物形成产生的热量，并通过导热液出口流出；在供氢工况下，经过外部设备加热(也可以利用燃料电池工作过程中产生的废热加热)后的导热液通过导热液入口进入水箱而给储氢合金加热。无论是充氢工况还是供氢工况，都可以采用是同一个导热液，其在水箱内部以及出、入口的流向和流速由外部热管理装置的设计所决定。水箱可以是长方形体，也可以是其他能够提供导热液流动空间的密闭结构体，如椭圆形结构体、跑道形结构体等。对于液体通路，其是导热液从流入水箱、流经各储氢容器外壁至流出水箱所经过的路径。导热液入口与最前方的热交换空间连通。导热液出口与最后方的热交换空间连通，如通过回流管连通。
如图13所示，上述储氢装置99可以应用于燃料电池***，燃料电池***包括储氢装置99、燃料电池模组101、供氢管路100及冷却液循环管路103，燃料电池模组101具有氢气入口110、冷却液入口111以及能够排出携带有废热的冷却液的冷却液出口112，冷却液循环管路103连接冷却液入口111和冷却液出口112，供氢管路100连接充氢接口105和氢气入口110。
在一种实施方式中，如图1至图13所示，上述储氢装置99应用于燃料电池***，该燃料电池***包括储氢装置99、供氢管路100、燃料电池模组101、热交换器102、冷却液循环管路103及导热液循环管路104。储氢装置具有水箱1及多个能够充填储氢合金的储氢容器2，该储氢容器2是能够承受压力的密闭容器。储氢装置具有导热液入口4、导热液出口5及充氢接口105，导热液入口4能够通过进液管路106的接头107与外部冷却设备气密连接，使外部冷却设备提供的已冷却导热液能够通过进液管路106、导热液入口4进入储氢装置，进而实现导热液与储氢容器之间的热交换。导热液出口5能够通过排液管路108的接头与外部冷却设备气密连接，使与储氢容器2热交换后的导热液通过排液管路108排出到外部冷却设备。充氢接口105能够通过充氢管路109的接头与外部氢源气密连接，使外部氢源提供的氢气能够通过充氢管路109、充氢接口105流入已充填储氢合金的储氢容器2，储氢合金吸收氢气，实现对氢气的补给。
燃料电池模组101具有氢气入口110、冷却液入口111和能够排出携带有废热的冷却液的冷却液出口112。氢气入口110通过供氢管路100连接储氢装置的充氢接口105，使储氢合金释放的氢气能够通过供氢管路100流入燃料电池模组101。冷却液循环管路103可以位于燃料电池模组的外部，其两端分别连接冷却液入口111和冷却液出口112。导热液循环管路104的两端分别连接储氢装置的导热液入口4和导热液出口5。
热交换器102具有液体通路上相对隔离的热端114和冷端115，该热端114与冷端115互不物理接触。冷却液循环管路103与热端114串联，使燃料电池模组101、冷却液循环管路103及热端114之间形成能够供冷却液循环流动的闭环回路。导热液循环管路104与冷端115串联，使导热液循环管路104、冷端115和储氢装置之间形成能够供导热液循环流动的闭环回路。携带有废热的冷却液在流经热端114的过程中，该废热加热流经冷端115的导热液，在加热导热液的同时，冷却液放热而被冷却，被冷却的冷却液经冷却液入口111流入燃料电池模组而重新起到冷却的作用。
在充氢工况中，外部氢源的氢气经充氢管路109、充氢接口105流入储氢装置的各储氢容器2，储氢合金吸收氢气并且产生热量。为了保持储氢合金对氢气的最优吸收，需要从储氢合金中除去氢化物形成热，其通过在充氢工况中使导热液在储氢装置内部流动实现。即，在充氢工况中，由外部冷却设备泵入的冷却后的导热液经进液管路106、导热液入口4流入储氢装置水箱1内部而与储氢容器2热交换，起到除去氢化物形成热的作用，热交换后的导热液通过导热液出口5、排液管路108排出。充氢工况结束后，断开充氢管路109、进液管路106和排液管路108的接头，使导热液能够静态存留在各储氢装置水箱、导热液循环管路内。由于单向阀116的作用，从外部冷却设备所泵入的导热液不会流经导热液循环管路104及相关部件。
在供氢工况中，各储氢容器2内的已经吸收有氢气的储氢合金将氢气释放出来，该氢气通过供氢管路100输送到燃料电池模组101。储氢合金在释放氢气的过程中需要吸热，若要使储氢合金维持规定的放氢能力，则需要控制导热液持续稳定的给各个储氢容器2内的储氢合金加热。具体的，在供氢工况中，燃料电池模组101工作，携带有废热的冷却液通过冷却液出口112排出到冷却液循环管路103，携带有废热的冷却液在流经热交换器热端114的过程中与流经冷端115的导热液进行非接触式的热交换，被加热后的导热液流经水泵117、单向阀116后进入储氢装置，该加热后的导热液与储氢容器2热交换，即导热液放热冷却而储氢合金吸热升温，放热冷却后的导热液通过导热液出口5重新流入导热液循环管路104，流经冷端115时再被流经热交换器热端114的携带有废热的冷却液加热。燃料电池模组流出的带有废热的冷却液通过热交换器加热导热液，从而将燃料电池模组工作中产生的原本通过外部散热器排放掉的废热加以部分回收利用。
燃料电池模组101可以采用现有结构，其可以包括电力输出单元118、空气供给单元119、氢气输入单元120及具有内置水泵的冷却单元121。电力输出单元118能够输出电力，该电力是驱动车辆运动的主要能量来源。空气供给单元119能够补给空气和排出废气，空气中的氧气和储氢装置提供的氢气进行电化学反应，产生电力和排出少量废水。氢气输入单元120具有氢气入口110，该氢气入口110通过供氢管路100与储氢装置的充氢接口105气密连接。冷却单元121能够在电化学反应过程中对燃料电池模组进行冷却，冷却产生的携带有废热的冷却液通过冷却液出口112排出到冷却液循环管路103。
冷却液循环管路104可以设有能够将废热部分散发到环境大气的散热器123。导热液循环管路104设有水泵117和单向阀116。水泵117能够提供动力，使静态存留在导热液循环管路和储氢装置中的导热液循环流动。单向阀116允许在水泵驱动下的导热液流向储氢装置，并防止在充氢工况下外部冷却设备所泵入的导热液流入所述导热液循环管路104，进而防止所泵入的导热液损坏水泵117和膨胀水箱124。导热液循环管路104可以与膨胀水箱124连接，该膨胀水箱124在竖直方向上高于导热液循环管路104和水泵117。当导热液循环管路104内的温度升高、压力增大时，少量导热液能够流入膨胀水箱124；当导热液循环管路内的温度降低、压力减小时，膨胀水箱124内的导热液能够补充到导热液循环管路104中，防止管路中产生气泡。
给位于高处的膨胀水箱124补充导热液时，导热液会流入并静态存留在储氢装置水箱和导热液循环管路104内。在充氢工况，将外部冷却设备与进液管路106、排液管路108的接头107连接时，导热液开始在进液管路106、储氢装置水箱1和排液管路108之间形成的外部循环管路之间流动。
供氢管路100可以设有顺次串联的第一电磁阀125、第二电磁阀126和第三电磁阀127，该供氢管路100还设有减压阀128，该第二电磁阀126能够旁路掉减压阀128。当燃料电池模组启动时，电控***驱动第一电磁阀125、第三电磁阀127接通供氢管路。由于此时储氢装置未经加热而导致输出氢气压力较低，难以推开减压阀128，电控***检测到压力传感器129较低的气压信号时，驱动第二电磁阀126接通，使得储氢装置输出的氢气不经过减压阀128就到达燃料电池模组的氢气入口110。燃料电池模组启动后所产生的废热将储氢装置的温度逐步升高，储氢装置输出的氢气压力也在同步加大，压力加大到足以推开减压阀128时，电控***关闭第二电磁阀126，储氢装置输出的氢气完全经由减压阀128流向燃料电池。压力传感器130用于实时监测燃料电池模组入口氢气压力，如有异常就采取保护措施防止燃料电池模组损坏，该保护措施如断开第一电磁阀125，使供氢管路断开。电控***与第一电磁阀125、第二电磁阀126、第三电磁阀127、压力传感器129、130均连接。
储氢装置可以与缓冲氢瓶131并联，缓冲氢瓶131是能够承受压力的密闭容器。当环境温度升高时，储氢容器2内部的压力增大，储氢合金吸收的氢气可以部分释放到缓冲氢瓶131中，在氢气释放过程中，储氢容器2内的温度降低，压力减小，而回复到正常压力范围。
对于燃料电池***，在供氢工况中，储氢装置通过供氢管路向燃料电池模组提供氢气，燃料电池模组利用氢气和空气中的氧气进行电化学反应，冷却单元利用冷却液对燃料电池模组进行冷却，排出的携带有废热的冷却液能够加热导热液循管路内的导热液。即，燃料电池模组101产生的废热，一部分能够被散热器123散发到环境大气，另一部分能够被用来加热导热液，从而降低了燃料电池模组的散热负担。燃料电池模组的冷却单元121可以利用纯水作为冷却液进行冷却。
对于燃料电池***，供氢管路100可以通过安全泄放管路132连接安全泄放口，该安全泄放管路设有安全阀133。供氢管路100还可以通过手动放空管路134连接手动放空口，该手动放空管路设有球阀135。
对于燃料电池***，燃料电池模组101均可以采用现有结构。储氢装置可以有多个，其可以并联设置，并联后的各储氢装置通过供氢管路与燃料电池模组连接。
对于车载燃料电池***，其可以应用于氢动力车辆，该车载燃料电池***输出的电能驱动车辆运动。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
Claims (10)
1.一种燃料电池***，包括储氢装置、燃料电池模组、供氢管路及冷却液循环管路，所述燃料电池模组具有氢气入口、冷却液入口以及能够排出携带有废热的冷却液的冷却液出口，所述冷却液循环管路连接所述冷却液入口和冷却液出口，其特征在于，所述储氢装置包括能够充填储氢合金的储氢容器、能够充填导热液的水箱、气体通路及液体通路，所述储氢容器有多个并间隔设于所述水箱内部，所述气体通路设于所述水箱外部，所述气体通路连接各所述储氢容器，所述气体通路具有氢气接口，所述液体通路包括能够将所述导热液导入所述水箱内部的导热液入口及能够将所述水箱内部的导热液导出的导热液出口，所述导热液入口和导热液出口设于所述水箱外部；所述供氢管路连接所述充氢接口和所述氢气入口。
2.如权利要求1所述的燃料电池***，其特征在于，还包括热交换器及能够供导热液流动的导热液循环管路，所述热交换器具有相互隔离的热端和冷端，所述热端与所述冷却液循环管路串联，所述冷端与所述导热液循环管路串联，所述导热液循环管路连接所述导热液入口和导热液出口，使流经热端的冷却液所携带的废热能够加热流经冷端的导热液。
3.如权利要求2所述的燃料电池***，其特征在于，所述导热液循环管路设有水泵及设有能够防止在充氢工况下外部冷却设备所泵入的导热液流入所述导热液循环管路的单向阀。
4.如权利要求2所述的燃料电池***，其特征在于，还包括膨胀水箱，所述膨胀水箱与所述导热液循环管路连通，在竖直方向上，所述膨胀水箱高于所述导热液循环管路。
5.如权利要求2所述的燃料电池***，其特征在于，所述供氢管路设有第一电磁阀、第二电磁阀及减压阀，所述第二电磁阀和减压阀并联后与所述第一电磁阀串联，所述供氢管路还设有压力传感器。
6.如权利要求1所述的燃料电池***，其特征在于，所述水箱的内部固定有多个第一隔板和第二隔板，在所述水箱的前后方向上，所述第一隔板和第二隔板相间分布，所述第一隔板和第二隔板将所述水箱内部分隔成多个密闭的供导热液流动的热交换空间，被所述第一隔板分隔开的两个所述热交换空间的底部连通，被所述第二隔板分隔开的两个所述热交换空间的顶部连通。
7.如权利要求6所述的燃料电池***，其特征在于，所述第一、第二隔板均具有前后贯穿的多个第一支撑孔，各所述储氢容器平行，各所述储氢容器支撑于与其对应的各所述第一支撑孔。
8.如权利要求6所述的燃料电池***，其特征在于，所述水箱具有相对的前端板和后端板、相对的上盖板和下底板及左右侧板，所述上盖板具有上下贯穿的多个上插孔，所述下底板具有上下贯穿的多个下插孔，所述第一隔板、第二隔板均具有相对的上边缘和下边缘，所述上边缘具有间隔分布的多个上凸起，所述下边缘具有多个下凸起及多个凹槽，所述下凸起与所述凹槽相间分布，所述第一隔板的上凸起与所述上盖板的上插孔插接配合并密封，所述第一隔板的下凸起与所述下底板的下插孔插接配合并密封，被所述第一隔板分隔开的两个所述热交换空间通过所述凹槽连通；所述第二隔板的下凸起与所述上盖板的上插孔插接配合并密封，所述第二隔板的上凸起与所述下底板的下插孔插接配合并密封，被所述第二隔板分隔开的两个所述热交换空间通过所述凹槽连通。
9.如权利要求8所述的燃料电池***，其特征在于，所述气体通路包括汇流管、多个分气管、第一进出气管及第二进出气管，所述分气管与所述储氢容器一一对应连接，各所述分气管均与所述汇流管连接，所述汇流管设于所述后端板，所述第一进出气管和第二进出气管分别设于所述汇流管的两端，所述氢气接口设于所述第一进出气管和/或第二进出气管。
10.一种氢动力车辆，其特征在于，包括权利要求1-9中任意一项所述的燃料电池***。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20200622 Address after: 518000 Building 1, No. 3, Guansheng Second Road, high tech Industrial Park, Guanlan street, Longhua New District, Shenzhen City, Guangdong Province Applicant after: SHENZHEN JIAHUA LIDAO NEW TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. Applicant after: YOUYAN ENGINEERING TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE Co.,Ltd. Address before: 518000 Second Floor, No. 3 Guansheng Second Road, Guanlan Street High-tech Industrial Park, Longhua New District, Shenzhen City, Guangdong Province Applicant before: Shenzhen Xinweilai Technology Co.,Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Liu Chaowei Inventor after: Liu Yangcheng Inventor after: Jiang Lijun Inventor after: Wang Shumao Inventor after: Li Zhinian Inventor after: Ye Jianhua Inventor before: Liu Chaowei Inventor before: Liu Yangcheng |
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| CB03 | Change of inventor or designer information |