[发明专利]一种用于甲醇燃料电池的多介质热交换器

说明书

本发明公开了一种用于甲醇燃料电池的多介质热交换器。本发明的技术方案是：一种用于甲醇燃料电池的多介质热交换器，包括双面槽水冷板、单面槽水冷板、高温尾气换热器，所述双面槽水冷板包括第一介质进出口和第二介质进出口，所述单面槽水冷板包括甲醇进出口。所述双面槽水冷板、单面槽水冷板、高温尾气换热器通过搅拌摩擦焊接工艺组装。本发明方案能有效将三种液体介质和燃料电池尾气的热交换整合，充分利用高温电堆和高温尾气产生的废热余热来对电堆所需燃料进行加热，降低了燃料预热所需的耗能，同时将四种介质的热交换整合到一个热交换器中，相比于传统热管理方案每个介质配置一个单独的散热器，可以大大节省燃料电池热管理系统占用体积，减轻整体设备重量，有利于甲醇燃料电池汽车的节能和提升能源利用的能效比。

技术领域

本发明涉及换热器制造技术领域和燃料电池热管理系统领域，特别涉及一种用于甲醇燃料电池的多介质热交换器。

背景技术

随着化石燃料不可再生资源逐渐减少，汽车尾气排放导致雾霾、温室效应等问题逐渐加剧，发展新能源汽车的重要性逐渐体现出来。目前新能源汽车发展的主要方向是锂电池汽车和燃料电池汽车，其中甲醇氢燃料电池相比于搭载氢气瓶的纯氢燃料电池汽车具有安全性提高、配重降低的优势，成为未来新能源汽车的重要发展方向，动力总成方案应用相对广泛的是燃料电池加蓄电池动力配置方案。当前用于燃料电池散热的散热器主要为传统的单介质单相发动机散热器，散热器数量较多且总体积和总重量较大，对电动汽车的节能效果和车内空间具有一定影响，并且甲醇的预热由蓄电池供能进行电加热，没有利用高温电堆的废热余热，造成能源的浪费。这些问题都影响着新能源汽车的能源效率和续航里程。针对这类燃料电池汽车，如何将散热器体积重量尽可能减小并且合理利用高温电堆产生的废热余热，就是本发明人所要解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供一种能将甲醇燃料电池冷却系统中多个换热介质进行综合热交换的小体积轻量化的热交换器，改进当前热交换器体积大效率低的缺陷，并且实现高温电堆废热利用，提高综合能源利用效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种用于甲醇燃料电池的多介质热交换器，包括双面槽水冷板、单面槽水冷板、高温尾气换热器，所述双面槽水冷板包括第一介质进出口和第二介质进出口，所述单面槽水冷板包括甲醇进出口。所述双面槽水冷板、单面槽水冷板、高温尾气换热器通过搅拌摩擦焊接或真空钎焊的工艺组装。

优选的，所述双面槽水冷板包括第一介质进出口和第二介质进出口，板双面开槽可分别流通两种冷却介质。所述第一介质和第二介质的进出口可以是在水冷板上焊块开孔也可以是其他接头形式。

优选的，所述单面槽水冷板包括甲醇进出口，内部流道设计考虑甲醇加热汽化产生的压力变化。

优选的，所述高温尾气换热器可以是肋板式、板翅式或其他形式。

优选的，所述种用于甲醇燃料电池的多介质热交换器可通过搅拌摩擦焊或真空钎焊的工艺进行组装，充分保证焊接的可靠性和换热器的密封、耐压性能。

本发明相对于现有技术具有如下优点，第一介质为与高温电堆进行换热以稳定电堆温度的高温冷却介质，第二介质为低温冷却介质，第二介质可通过多介质热交换器与高温尾气进行换热，使尾气温度达到直排要求，同时第二介质可通过多介质热交换器与高温第一介质进行换热，降低第一介质的温度，甲醇可通过多介质热交换器与高温介质进行换热，利用电堆产生的废热余热进行甲醇的预热，节省甲醇预热所需的电能。本发明将两种冷却介质、甲醇和高温尾气整合起来进行综合热交换，较传统的单介质散热技术方案增加了甲醇预热的功能，同时减少了散热器的数量，降低了冷却系统所占的体积和重量，提升了燃料电池的能源利用效率。同时解决了目前高温尾气无法有效处理造成电池舱积热和排气系统复杂低效的问题。

附图说明

图1为一种用于甲醇燃料电池的多介质热交换器。