一种固态储氢辅助换热系统及方法与流程

本发明涉及固态储氢，具体涉及一种固态储氢辅助换热系统及方法。

背景技术：

1、固态储氢技术作为一种安全、稳定高效的储能方式，在燃料电池系统起到重要作用，其吸放氢的稳定运行需要大量的热量释放和吸收。固态储氢装置通过其放氢过程向燃料电池供应氢气，为了保证燃料电池的稳定运行，需保证氢气的输出量。氢气的输出量与其吸热效率息息相关，而燃料电池将氢气的化学能转化为电能的过程中会释放热量，因此目前常用的换热方式是通过换热器将固态储氢装置与燃料电池连接，换热器将燃料电池产生的热量通过换热器供应到固态储氢装置，提供放氢过程所需的热量。现有的这种换热方式虽能保证热量供给，但随着使用时间的延长以及燃料电池功率的波动，燃料电池难以适应固态储氢装置的热量需求，最终导致固态储氢装置氢气的输出不稳定。因此，如何保证稳定的输出氢气，提高固态储氢装置的放氢速率以及利用率，是新能源技术目前发展亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种固态储氢辅助换热系统及方法，以解决上述存在的固态储氢装置热量供应不足的问题，提高固态储氢装置的放氢速率。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案包括：一种固态储氢辅助换热系统，包括燃料电池、固态储氢装置、氢气供应气路、第一液体循环回路和控制器，所述氢气供应气路设有压力传感装置，所述固态储氢装置通过所述氢气供应气路连接于所述燃料电池，所述压力传感装置用于检测所述固态储氢装置的出氢压力，所述第一液体循环回路与所述固态储氢装置形成液体连接以用于辅助所述固态储氢装置的热量交换，所述第一液体循环回路设有加热器，所述控制器用于根据所述出氢压力而选择性地控制所述加热器加热所述第一液体循环回路的液体，从而为所述固态储氢装置提供放氢所需吸收的热量或者为所述固态储氢装置的吸氢过程降温。

3、在一个实施例中，所述第一液体循环回路还设有储液容器、进液路径、出液路径，所述进液路径设置在所述储液容器和所述固态储氢装置的进液口之间，所述出液路径设置在所述储液容器和所述固态储氢装置的出液口之间，所述进液路径设有所述加热器和循环泵，所述加热器和所述循环泵分别电连接于所述控制器，从而借助于所述控制器控制所述加热器和所述循环泵而使所述第一液体循环回路向所述固态储氢装置提供用于吸热的高温液体或者用于放热的低温液体。

4、在一个实施例中，所述进液路径和/或所述出液路径设有机械单向阀；所述进液路径和/或所述出液路径设有单向电磁阀，所述单向电磁阀电连接于所述控制器。

5、在一个实施例中，所述氢气供应气路设有气体缓冲罐，所述压力传感装置连接于所述气体缓冲罐，从而通过检测所述气体缓冲罐的压力而检测所述出氢压力。

6、在一个实施例中，所述氢气供应气路还设有气体电磁阀，所述气体电磁阀用于控制所述固态储氢装置释放氢气，所述气体电磁阀电连接于所述控制器；所述燃料电池和所述固态储氢装置之间还设有换热回路，所述换热回路用于将所述燃料电池的热量供应到所述固态储氢装置。

7、本发明的技术方案还包括：一种固态储氢辅助换热方法，该换热方法是基于上述的一种固态储氢辅助换热系统，该换热方法包括：当所述压力传感装置检测到所述出氢压力低于第一预设值时，所述控制器控制所述加热器开启以加热所述第一液体循环回路的液体，加热后的所述第一液体循环回路的液体被供给到所述固态储氢装置，从而向所述固态储氢装置提供放氢所需吸收的热量；当所述压力传感装置检测到所述出氢压力高于第二预设值时，所述控制器控制所述加热器关闭并停止向所述固态储氢装置供应液体。

8、在一个实施例中，所述第一液体循环回路还设有电连接于所述控制器的循环泵，当所述压力传感装置检测到所述出氢压力低于第一预设值时，所述控制器还控制所述循环泵开启以在所述第一液体循环回路和所述固态储氢装置之间形成液体循环；当所述压力传感装置检测到所述出氢压力高于第二预设值时，所述控制器还控制所述循环泵关闭，以停止向所述固态储氢装置供应液体。

9、在一个实施例中，所述第一液体循环回路还设有电连接于所述控制器的单向电磁阀，当所述压力传感装置检测到所述出氢压力低于第一预设值时，所述控制器还控制所述单向电磁阀开启；当所述压力传感装置检测到所述出氢压力高于第二预设值时，所述控制器还控制所述单向电磁阀关闭。

10、在一个实施例中，所述燃料电池和所述固态储氢装置之间还设有换热回路，所述燃料电池工作时产生的热量通过所述换热回路供应到所述固态储氢装置。

11、本发明有益效果是：本发明通过设置具有加热器的第一液体循环回路和压力传感装置，及时检测固态储氢装置的出氢压力，并根据出氢压力来控制加热，相对于现有技术的仅通过燃料电池来给固态储氢装置提供热量来说，本发明采用加热器来加热第一液体循环回路的液体，能够在必要的时候及时为固态储氢装置提供热量，热量供应能够精准地控制，从而使固态储氢装置能够稳定地输出氢气，提高固态储氢装置的放氢速率，进而保证燃料电池的发电量。其次，设置在燃料电池和固态储氢装置之间的换热回路，能够将燃料电池产生的热量供给到固态储氢装置，使得加热器作为燃料电池以外的辅助加热手段，能够在提高燃料电池的热量的利用率的同时减少加热器的加热时长，达到降低能耗和维持固态储氢装置稳定放氢的作用。最后，在固态储氢装置的吸氢过程中，第一液体循环回路能够通过关闭加热器而为其提供低温液体，从而为吸氢过程降温。

技术特征：

1.一种固态储氢辅助换热系统，其特征在于：包括燃料电池、固态储氢装置、氢气供应气路、第一液体循环回路和控制器，所述氢气供应气路设有压力传感装置，所述固态储氢装置通过所述氢气供应气路连接于所述燃料电池，所述压力传感装置用于检测所述固态储氢装置的出氢压力，所述第一液体循环回路与所述固态储氢装置形成液体连接以用于辅助所述固态储氢装置的热量交换，所述第一液体循环回路设有加热器，所述控制器用于根据所述出氢压力而选择性地控制所述加热器加热所述第一液体循环回路的液体，从而为所述固态储氢装置提供放氢所需吸收的热量或者为所述固态储氢装置的吸氢过程降温。

2.根据权利要求1所述的一种固态储氢辅助换热系统，其特征在于：所述第一液体循环回路还设有储液容器、进液路径、出液路径，所述进液路径设置在所述储液容器和所述固态储氢装置的进液口之间，所述出液路径设置在所述储液容器和所述固态储氢装置的出液口之间，所述进液路径设有所述加热器和循环泵，所述加热器和所述循环泵分别电连接于所述控制器，从而借助于所述控制器控制所述加热器和所述循环泵而使所述第一液体循环回路向所述固态储氢装置提供用于吸热的高温液体或者用于放热的低温液体。

3.根据权利要求2所述的一种固态储氢辅助换热系统，其特征在于：所述进液路径和/或所述出液路径设有机械单向阀；所述进液路径和/或所述出液路径设有单向电磁阀，所述单向电磁阀电连接于所述控制器。

4.根据权利要求1所述的一种固态储氢辅助换热系统，其特征在于：所述氢气供应气路设有气体缓冲罐，所述压力传感装置连接于所述气体缓冲罐，从而通过检测所述气体缓冲罐的压力而检测所述出氢压力。

5.根据权利要求1所述的一种固态储氢辅助换热系统，其特征在于：所述氢气供应气路还设有气体电磁阀，所述气体电磁阀用于控制所述固态储氢装置释放氢气，所述气体电磁阀电连接于所述控制器；所述燃料电池和所述固态储氢装置之间还设有换热回路，所述换热回路用于将所述燃料电池的热量供应到所述固态储氢装置。

6.一种固态储氢辅助换热方法，其特征在于：该换热方法是基于权利要求1所述的一种固态储氢辅助换热系统，该换热方法包括：当所述压力传感装置检测到所述出氢压力低于第一预设值时，所述控制器控制所述加热器开启以加热所述第一液体循环回路的液体，加热后的所述第一液体循环回路的液体被供给到所述固态储氢装置，从而向所述固态储氢装置提供放氢所需吸收的热量；当所述压力传感装置检测到所述出氢压力高于第二预设值时，所述控制器控制所述加热器关闭并停止向所述固态储氢装置供应液体。

7.根据权利要求6所述的一种固态储氢辅助换热方法，其特征在于：所述第一液体循环回路还设有电连接于所述控制器的循环泵，当所述压力传感装置检测到所述出氢压力低于第一预设值时，所述控制器还控制所述循环泵开启以在所述第一液体循环回路和所述固态储氢装置之间形成液体循环；当所述压力传感装置检测到所述出氢压力高于第二预设值时，所述控制器还控制所述循环泵关闭，以停止向所述固态储氢装置供应液体。

8.根据权利要求7所述的一种固态储氢辅助换热方法，其特征在于：所述第一液体循环回路还设有电连接于所述控制器的单向电磁阀，当所述压力传感装置检测到所述出氢压力低于第一预设值时，所述控制器还控制所述单向电磁阀开启；当所述压力传感装置检测到所述出氢压力高于第二预设值时，所述控制器还控制所述单向电磁阀关闭。

9.根据权利要求6所述的一种固态储氢辅助换热方法，其特征在于：所述燃料电池和所述固态储氢装置之间还设有换热回路，所述燃料电池工作时产生的热量通过所述换热回路供应到所述固态储氢装置。

技术总结本发明涉及固态储氢技术领域，具体涉及一种固态储氢辅助换热系统及方法，该换热系统包括燃料电池、固态储氢装置、氢气供应气路、第一液体循环回路和控制器，氢气供应气路设有压力传感装置检测出氢压力，第一液体循环回路与固态储氢装置连接，第一液体循环回路设有加热器，控制器用于根据出氢压力而选择性地控制加热器加热第一液体循环回路的液体。相对于现有技术的仅通过燃料电池来给固态储氢装置提供热量来说，本发明采用加热器来加热第一液体循环回路的液体，能够在必要的时候及时为固态储氢装置提供热量，热量供应能够精准地控制，从而使固态储氢装置能够稳定地输出氢气，提高固态储氢装置的放氢速率，进而保证燃料电池的发电量。技术研发人员：朱恒冰,闫雷,韩宝星,范旭,郭东,林芷伊,陈文钰,林志蓉受保护的技术使用者：圣元（厦门）氢能源研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14