[发明专利]一种燃料电池供氢及回氢的保温加热装置

说明书

本发明涉及一种燃料电池供氢及回氢的保温加热装置，该保温加热装置包括保温单元和加热单元，其中，所述保温单元设置在冷却液出口管道和氢气出口管道之间，并利用冷却液出口管道中的冷却液对氢气出口管道中的氢气进行保温；所述加热单元设置在冷却液出口管道和氢气入口管道之间，并利用冷却液出口管道中的冷却液对氢气入口管道的氢气进行加热。本发明利用冷却液废热对氢气路进行保温加热，减少了系统额外零部件，降低了系统额外功耗；而且可通过三通调节阀对冷却液流量进行调节，进而控制燃料电池电堆入口氢气温湿度，以满足不同燃料电池电堆及不同工况条件下对入口氢气温湿度的需求。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池供氢及回氢的保温加热装置。

背景技术

传统的动力装置，包括汽油机、柴油机等，均需要通过燃烧的方式，将化学能转化为热能，将热能再转化为机械能，在转化的过程中，会释放出COx，NOx，SOx等有害气体及PM颗粒等污染物，热效率低，且污染环境。氢燃料电池，是利用电解水的逆反应，把氢气和氧气分别供给阳极和阴极，氢气在催化剂作用下，放出电子，氢离子通过质子交换膜流向阴极，而电子通过外循环到达阴极，从而产生电流，氢离子在阴极和氧、电子结合而产生水。氢燃料电池产生电的过程，是电化学反应，直接将化学能转换为电能，整个过程的最终产物是水。氢燃料电池是无污染、无噪声、高效率的新能源，具有极大的发展潜力。

在氢燃料电池系统中，基本都会采用氢气循环的方式，将燃料电池电堆未反应的氢气通过氢循环装置循环至氢气入口，提高氢气的利用率，同时，氢气循环还能改善电堆内的水平衡，避免电堆内发生水淹，提高电堆的工作效率。但目前的氢循环系统在使用时存在较多的问题。首先，因循环氢气温度较高，且循环氢气一般处于水蒸气饱和状态，在循环过程中极易发生冷凝，产生液态水，从而引起燃料电池电堆水淹，且水蒸气的液化会导致进入燃料电池电堆的氢气湿度下降，降低燃料电池电堆的性能。其次，通过减压阀进入燃料电池电堆的氢气通常温度较低，与循环的高温高湿氢气混合后，同样会根据循环流量的不同而造成不同程度的水蒸气液化现象。此外，常用的电磁阀、减压阀等装置通常耐低温性能较差，当环境温度较低时需要对其进行加热才能正常工作。

目前氢气路保温加热的方式多为电加热方式，需要增加额外的加热元器件，增加了燃料电池系统的额外功耗。同时增加了系统控制程序的复杂程度。

因此，本领域急需一种结构简单且有效的保温加热装置。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种燃料电池供氢及回氢的保温加热装置。

为了实现本发明之目的，本申请提供以下技术方案。

在第一方面中，本申请提供一种燃料电池供氢及回氢的保温加热装置，所述燃料电池的电堆设有冷却液入口、冷却液出口、氢气入口和氢气出口，其中，所述冷却液入口与冷却液入口管道连接，所述冷却液出口与冷却液出口管道连接，所述氢气入口与氢气入口管道连接，所述氢气出口与氢气出口管道连接，所述保温加热装置包括保温单元和加热单元，其中，所述保温单元设置在冷却液出口管道和氢气出口管道之间，并利用冷却液出口管道中的冷却液对氢气出口管道中的氢气进行保温；所述加热单元设置在冷却液出口管道和氢气入口管道之间，并利用冷却液出口管道中的冷却液对氢气入口管道的氢气进行加热。相比于现有的保温加热系统，本申请最大的改进点就在于利用冷却液出口处的冷却液对回氢进行保温，并对进氢进行加热，能实现该技术效果主要原因在于：冷却液出口处的冷却液温度较高，且氢气出口管道处的氢气温度与冷却液出口处的冷却液温度接近(略低)，因此用冷却液出口管道中的冷却液对氢气出口管道中的氢气进行保温，可有效避免氢气中的水蒸气冷凝，减少水淹现象的出现。当保温结束后，冷却液的温度并不会下降太多，仍然处于较高的状态，然后利用这部分热量对来自于氢气源的氢气加热，避免这部分氢气与回氢混合后导致回氢中冷凝水的析出，进一步减小了水淹现象的发生。而且本申请的装置并不需要额外的热源，结构更加简单。