燃料电池系统工作余热可调节利用装置、燃料电池系统

摘要

本发明涉及燃料电池系统工作余热可调节利用装置，包括换热器本体、电机、齿轮、平移部件、导向部件、冷却水网管和循环水网管；电机安装在换热器本体，齿轮和电机的输出轴固定连接，齿轮和平移部件的齿条啮合，平移部件相对于换热器本体滑移；冷却水网管和平移部件连接，循环水网管和平移部件连接，冷却水网管和循环水网管移动方向相反；导向部件安装在换热器本体，导向部件的滑轮相对于换热器本体滑动，平移部件和导向部件连接。本发明还涉及燃料电池系统。本发明便于控制固态储氢装置循环水的温度以提高固态储氢装置供氢速率，从而提高整个燃料电池系统的综合能量利用率，属于燃料电池技术领域。

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及燃料电池系统工作余热可调节利用装置、燃料电池系统。

背景技术

燃料电池系统是指以燃料电池为核心，和燃料供给与循环系统、氧化剂供给系统、水/热管理系统、控制系统等组成的发电系统。燃料电池系统的主要研究热点包括：使用轻质材料、优化设计、提高燃料电池系统的比功率；提高燃料电池系统快速冷启动能力和动态响应性能；研究具有负荷跟随能力的燃料处理器；对电池或超级电容、氢气存储进行系统优化设计，提高系统的效率和调峰能力、回收制动能量等。

固态储氢装置具有工作压力低、放氢纯度高等优点，适合作为燃料电池的供氢系统。固态储氢装置放氢时需要吸热，以固态储氢装置作为氢源为燃料电池工作供氢，燃料电池的冷却水系统通过换热器与固态储氢装置的循环水系统进行热交换，利用燃料电池废热为固态储氢装置加热，固态储氢装置获得热量后可实现为燃料电池持续稳定供氢。

现有技术缺点：固态储氢装置与燃料电池进行热量交换时，由于冷却水系统和循环水系统在换热器内的位置固定不变，因此不便于调整固态储氢装置一侧的温度变化，从而不便于调整固态储氢装置的氢气释放速率。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种便于控制固态储氢装置循环水的温度以提高固态储氢装置供氢速率的燃料电池系统工作余热可调节利用装置。

本发明的另一个目的是：提供一种综合能量利用率高的燃料电池系统。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

燃料电池系统工作余热可调节利用装置，包括换热器本体、电机、齿轮、平移部件、导向部件、冷却水网管和循环水网管；电机安装在换热器本体，齿轮和电机的输出轴固定连接，齿轮和平移部件的齿条啮合，平移部件相对于换热器本体滑移；冷却水网管和平移部件连接，循环水网管和平移部件连接，冷却水网管和循环水网管移动方向相反；导向部件安装在换热器本体，导向部件的滑轮相对于换热器本体滑动，平移部件和导向部件连接。

作为一种优选，平移部件包括两个绕齿轮中心对称的平移组件，平移组件包括滑块、连接块、齿条和固定板；换热器本体设有滑槽，滑块和滑槽滑移连接；连接块和滑块固定连接，齿条安装在连接块，齿条和齿轮啮合；固定板和连接块连接；冷却水网管和其中一个平移组件的固定板连接，循环水网管和另一个平移组件的固定板连接；两个平移组件的固定板均和导向部件连接。

作为一种优选，固定板和连接块相互垂直，固定板竖直设置。

作为一种优选，导向部件包括滑轨和两个滑轮，滑轨安装在换热器本体，两个滑轮均和滑轨滑移连接；两个滑轮分别和两个平移组件的两个固定板连接。

作为一种优选，滑槽位于换热器本体内部的顶端，滑轨位于换热器本体内部的底端；滑轨和滑槽平行设置。

作为一种优选，燃料电池系统工作余热可调节利用装置还包括隔板，隔板安装在换热器本体，隔板位于两个平移组件的固定板之间，隔板设有供冷却水网管通过的第一通孔，隔板设有供循环水网管通过的第二通孔。

作为一种优选，隔板的两侧设有保护层。

作为一种优选，电机安装在换热器本体的外侧，电机的输出轴穿过换热器本体伸入换热器本体的内部，电机的输出轴和换热器本体转动连接；齿轮和电机的输出轴固定连接，齿轮位于换热器本体的内部。

燃料电池系统，包括氢燃料电池、第一水泵、第二水泵、散热器、去离子器、膨胀罐、固体储氢装置和燃料电池系统工作余热可调节利用装置；固体储氢装置通过管道和第一水泵连接，第一水泵通过循环水网管和换热器本体连接，换热器本体通过循环水网管、管道和固态储氢装置连接；换热器本体和散热器通过冷却水网管连接，散热器通过管道和第二水泵连接，第二水泵通过管道和氢燃料电池连接，氢燃料电池通过管道、冷却水网管和换热器本体连接；其中，换热器本体与氢燃料电池之间的管道为输出管道，去离子器通过三通管和输出管道连接，去离子器通过管道和膨胀罐连接；散热器和第二水泵之间的管道为输入管道，膨胀罐通过三通管和输入管道连接。

作为一种优选，膨胀罐和输入管道之间的三通管设有第一阀门，输出管道和去离子器之间的三通管设有第二阀门。

总的说来，本发明具有如下优点：

1.本发明通过电机驱动齿轮转动，配合两侧的齿条，控制冷却水网管和循环水网管之间的间距，从而达到控制固态储氢装置的循环水的温度，实现控制固态储氢装置的供氢速率。

2.本发明通过滑轨与滑轮之间的滑动配合，对固定板进行支撑，提高冷却水网管和循环水网管移动时的稳定性。

3.本发明通过在隔板的两侧设置保护层，同时开设有通孔，通过隔板避免冷却水网管和循环水网管发生碰撞，同时保护层避免冷却水网管和循环水网管与隔板碰撞而损坏。

4.本发明的滑轮和滑轨配合，为齿条的移动提供导向和限位的作用，避免了齿条的脱离。

附图说明

图1为燃料电池系统工作余热可调节利用装置的剖视图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为燃料电池系统的示意图。

其中，1为换热器本体，2为电机，3为循环水网管，4为冷却水网管，5为固定板，6为滑轨，7为滑轮，8为隔板，9为滑块，10为连接块，11为齿轮，12为齿条，13为固体储氢装置，14为第一水泵，15为循环水网管，16为散热器，17为第二水泵，18为氢燃料电池，19为膨胀罐，20为去离子器，21为输出管道，22为输入管道，23为冷却水网管。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。

实施例一

燃料电池系统工作余热可调节利用装置，包括换热器本体、电机、齿轮、平移部件、导向部件、冷却水网管和循环水网管；电机安装在换热器本体，齿轮和电机的输出轴固定连接，齿轮和平移部件的齿条啮合，平移部件相对于换热器本体滑移；冷却水网管和平移部件连接，循环水网管和平移部件连接，冷却水网管和循环水网管移动方向相反；导向部件安装在换热器本体，导向部件的滑轮相对于换热器本体滑动，平移部件和导向部件连接。

平移部件包括两个绕齿轮中心对称的平移组件，平移组件包括滑块、连接块、齿条和固定板；换热器本体设有滑槽，滑块和滑槽滑移连接；连接块和滑块固定连接，齿条安装在连接块，齿条和齿轮啮合；固定板和连接块连接；冷却水网管和其中一个平移组件的固定板连接，循环水网管和另一个平移组件的固定板连接；两个平移组件的固定板均和导向部件连接。

本实施例中，从图1和图2可以看出，滑槽位于换热器本体内部的顶端，滑槽延伸方向为换热器本体的宽度方向；滑轨位于换热器本体内部的底端；滑轨和滑槽平行设置。固定板和连接块相互垂直构成一个类似数字“7”的结构，齿条沿换热器本体的宽度方向延伸，固定板竖直设置。

导向部件包括滑轨和两个滑轮，滑轨安装在换热器本体，两个滑轮均和滑轨滑移连接；两个滑轮分别和两个平移组件的两个固定板连接。

燃料电池系统工作余热可调节利用装置还包括隔板，隔板安装在换热器本体，隔板位于两个平移组件的固定板之间，隔板设有供冷却水网管通过的第一通孔，隔板设有供循环水网管通过的第二通孔。

隔板的两侧设有保护层。本实施例的保护层可以是海绵、气泡膜和硅胶等。

电机安装在换热器本体的外侧，电机的输出轴穿过换热器本体伸入换热器本体的内部，电机的输出轴和换热器本体转动连接；齿轮和电机的输出轴固定连接，齿轮位于换热器本体的内部。

本实施例中，通过启动电机，电机的输出轴转动，带动齿轮转动，从而和齿轮啮合的齿条平移，两条相互平行才齿条相对运动，齿轮顺时针转动时，两个平移组件相互靠近，从而循环水网管和冷却水网管相互靠近；当齿轮逆时针转动时，循环水网管和冷却水网管相互远离。

实施例二

燃料电池系统，包括氢燃料电池、第一水泵、第二水泵、散热器、去离子器、膨胀罐、固体储氢装置和燃料电池系统工作余热可调节利用装置；固体储氢装置通过管道和第一水泵连接，第一水泵通过循环水网管和换热器本体连接，换热器本体通过循环水网管、管道和固态储氢装置连接；换热器本体和散热器通过冷却水网管连接，散热器通过管道和第二水泵连接，第二水泵通过管道和氢燃料电池连接，氢燃料电池通过管道、冷却水网管和换热器本体连接；其中，换热器本体与氢燃料电池之间的管道为输出管道，去离子器通过三通管和输出管道连接，去离子器通过管道和膨胀罐连接；散热器和第二水泵之间的管道为输入管道，膨胀罐通过三通管和输入管道连接。

膨胀罐和输入管道之间的三通管设有第一阀门，输出管道和去离子器之间的三通管设有第二阀门。

本实施例未提及部分同实施例一。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。