一种固态储氢燃料电池发电系统换热方法与流程

本发明涉及氢燃料电池，具体为一种固态储氢燃料电池发电系统换热方法。

背景技术：

1、现有技术中针对固态储氢燃料发电系统冷却主要是通过风机引导空气由进气口进入依次经过燃料电池和储氢装置后向出风口流出，从而将燃料电池产生的热量给储氢装置加热实现能量再利用，提高储氢装置的放氢性能。现有技术中的冷却方法采用气流“直进直出”的方式，虽然过程简单但对燃料电池产生的热流实际使用率较低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种固态储氢燃料电池发电系统换热方法，以解决上述背景技术中针对燃料电池产生的热流实际使用率较低的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种固态储氢燃料电池发电系统换热方法，包括以下步骤：

4、s1、空气气流从进气口进入与电池箱中的燃料电池进行热交换，以吸收燃料电池产生的热量，形成热气流；

5、s2、热气流流经固态储氢空间中的储氢器，以使所述热气流与储氢器进行热交换后变为低温气流；

6、s3、低温气流流入控制模块空间，对工作中的控制系统降温；

7、s4、对控制系统降温后的气流经出气口排出。

8、进一步地，空气气流在固态储氢燃料电池发电系统内部的温度变化总体趋势呈现为：“常温—升温—降温—升温”。

9、进一步地，s2中进入固态储氢空间的热气流沿储氢器的高度方向流动，以使燃料电池产生的热量最大化地被储氢器吸收。

10、进一步地，所述电池箱包括壳体，所述壳体内部通过隔板分隔出燃料电池空间、控制模块空间和固态储氢空间，其中，所述燃料电池空间与固态储氢空间之间具有第一贯通口，所述控制模块空间与固态储氢空间之间具有第二贯通口，所述第一贯通口和第二贯通口沿固态储氢空间的高度方向错开排列。

11、进一步地，所述固态储氢空间沿高度方向的中线与第一平面垂直，穿过所述燃料电池空间的第一直线与穿过所述控制模块空间的第二直线，在第一平面的投影具有0°～180°的夹角，且第一直线和第二直线均垂直于固态储氢空间沿高度方向的中线。

12、进一步地，所述燃料电池空间开设进气口，所述控制模块空间开设出气口，以使燃料电池空间、固态储氢空间与控制模块空间之间形成风道，由进气口进入的气流依次贯穿燃料电池空间、固态储氢空间和控制模块空间后，经出气口排出。

13、进一步地，所述壳体内还分隔出辅助动力模块空间，且所述辅助动力模块空间与燃料电池空间、控制模块空间和固态储氢空间之间相互隔绝；或辅助动力模块空间被收纳于其中一个空间内部；穿过所述辅助动力模块空间的第三直线与所述固态储氢空间沿高度方向的中线垂直，并与第一直线或第二直线在第一平面的投影，相互平行或存在夹角。

14、进一步地，所述第一直线、第二直线、第三直线，分别为所述燃料电池空间、所述控制模块空间、所述辅助动力模块空间的中线。

15、进一步地，所述壳体开设有与辅助动力模块空间连通的开启部，便于对辅助动力模块空间内的辅助动力模块进行维护。

16、进一步地，还包括盖板，所述壳体的顶部具有与固态储氢空间连通的顶部开口，所述壳体的侧部设置有侧部开口，所述盖板可拆卸地扣设于顶部开口和侧部开口。

17、进一步地，所述进气口和出气口均设置于所述盖板或所述壳体上。

18、进一步地，所述进气口、出气口分别设置于所述盖板和所述壳体上。

19、进一步地，所述盖板包括上盖和侧盖；所述上盖可拆卸地扣设于顶部开口，所述侧盖可拆卸地扣设于侧部开口。

20、进一步地，还包括限位部，所述限位部设置于固态储氢空间的内壁，以固定固态储氢空间内储氢器的位置。

21、进一步地，所述限位部包括定位槽；所述定位槽可拆卸或焊接于固态储氢空间的底壁。

22、进一步地，所述限位部包括支撑板，所述支撑板的一端固定于固态储氢空间的侧壁，其另一端与储氢器连接，以防止储氢器发生偏移。

23、进一步地，还包括上部挡板，所述上部挡板密封于固态储氢空间的内壁与储氢器之间，以使气流经进气口至排出口流动过程中，不产生漏气。

24、进一步地，还包括第一贯通口，所述第一贯通口开设于燃料电池空间靠近固态储氢空间的侧壁，以使燃料电池空间与固态储氢空间贯通。

25、进一步地，还包括第二贯通口，所述第二贯通口开设于控制模块空间靠近固态储氢空间的侧壁，以使控制模块空间与固态储氢空间贯通。

26、进一步地，还包括风机，所述风机安装在第一贯通口和/或第二贯通口中。

27、进一步地，所述发电系统包括燃料电池、bop模块、储氢器和控制模块和辅助动力模块；所述燃料电池和bop模块上下设置于燃料电池空间，所述储氢器设置于固态储氢空间，所述控制模块设置于控制模块空间，所述辅助动力模块设置于辅助动力模块空间；所述bop模块与燃料电池连接，所述bop模块为储氢器提供氢气，所述燃料电池和bop模块均与控制模块信号连接，所述辅助动力模块与控制模块信号连接。

28、本发明的原理在于：

29、发明人出于对固态储氢-燃料电池发电系统整体体积的考虑，储氢器高度远大于进、出气口的高度，因而现有技术中采用进、出气口在同一水平面相对设置的方式很难保证进入固态储氢空间的热气流被储氢器均匀的吸收。

30、本发明依据储氢器的高度范围，通过多块隔板将壳体分隔成相互独立又具有贯通孔道的燃料电池空间(与bop在同一空间)、固态储氢空间和控制模块空间。将燃料电池空间和控制模块空间设置于固态储氢空间的外侧，且燃料电池空间与固态储氢空间之间的第一贯通口和控制模块空间与固态储氢空间之间的第二贯通口沿固态储氢空间的高度方向错开设置，燃料电池空间设置进气口，控制模块空间设置出气口，第一贯通口和第二贯通口不在同一高度。当燃料电池空间位于控制模块空间下方时，进气口位于出气口的下方，同样第一贯通口位于第二贯通口的下方：气流经进气口流入，经第一贯通口流入固态储氢空间，在固态储氢空间内由下至上流动，与固态储氢空间内的储氢器充分接触换热后，经第二贯通口流入控制模块空间，为控制模块降温后，由出气口排出。当燃料电池空间位于控制模块空间上方时，进气口位于出气口的上方，同样第一贯通口位于第二贯通口的下方：气流经进气口流入，经第一贯通口流入固态储氢空间，在固态储氢空间内由上至下流动，与固态储氢空间内的储氢器充分接触换热后，经第二贯通口流入控制模块空间，为控制模块降温后，由出气排口出。

31、本发明中将燃料电池空间和控制模块空间均沿固态储氢器高度方向设置于固态储氢空间的外侧，且均与固态储氢空间连通，进入固态储氢空间的热气流沿储氢器的高度方向流动，气流流动过程中燃料电池产生的热流最大化的被固态储氢空间中的储氢器所吸收，并且通过储氢器降温的气流可以进一步对控制模块进行冷却；进气口和出气口不在同一高度、第一贯通口和第二贯通口不在同一高度，以使燃料电池产生的热流在箱体内部流动的长程最大化，达到热量被最大化利用，可有效提高储氢器的换热效率。

32、本发明中还设置有辅助动力模块空间，用于放置辅助动力模块，为固态储氢燃料电池发电系统的提供启动/缓冲充电等多种作用。

33、本发明相对于现有技术具有如下优点：

34、1、本发明的固态储氢燃料电池发电系统换热方法，不同于现有技术中“直进直出”的方式，进入固态储氢空间内的热气流沿储氢器的高度方向流动，使气流流程增加，以使燃料电池产生的热流最大化的被固态储氢空间中的储氢器所吸收，并且通过储氢器降温的气流可以进一步对控制模块进行冷却。使其具有最佳换热效率，以及能量利用最大化。

35、2、本发明的固态储氢燃料箱，整体结构紧凑，利用隔板将电池箱内部分隔出燃料电池空间、控制模块空间和固态储氢空间，所述燃料电池空间与固态储氢空间之间具有第一贯通口，所述控制模块空间与固态储氢空间之间具有第二贯通口，所述第一贯通口和第二贯通口沿固态储氢空间的高度方向错开排列，以使燃料电池产生的热流在箱体内部流动的长程最大化，达到热量被最大化利用，可有效提高储氢器的换热效率。燃料电池空间与固态储氢空间之间、控制模块空间与固态储氢空间之间贯通，并与进气口、出气口形成风道，进入固态储氢空间内的热气流沿储氢器的高度方向流动，以使燃料电池产生的热流最大化的被固态储氢空间中的储氢器所吸收，并且通过储氢器降温的气流可以进一步对控制模块进行冷却，进一步提高热量的再利用率。