一种燃料电池换热装置及车辆的制作方法

本技术涉及燃料电池，具体涉及一种燃料电池换热装置及车辆。

背景技术：

1、氢燃料电池是一种把氢气所具有的化学能直接转化电能的发电装置，因其具有能量转换效率高、产物水清洁无污染等优点，发展和应用前景广阔，在交通运输和能源领域愈发被重视。在需要回收利用燃料电池系统废热时，往往通过中冷器、换热器进行换热。

2、现有的燃料电池用中冷器主要用于冷却空气压缩机输出得高温气体，冷却液体主要从水泵出口流入中冷器液腔，与高温空气热量交换后，又会流到散热器进行冷却，因此这部分冷却液热量浪费掉了，同时增加了散热器的散热负荷；换热器主要用于对电堆输出得热量进行余热利用，另外一个作用是对进入电堆的氢气进行预热，以提高阳极侧化学反应速率，同时避免进入的氢气与循环回收的热氢气混和产生冷凝水，从而堵住扩散层气体通道影响反应；对于氢气进行预热，进入换热器的冷却液主要是具有一定温度的出堆冷却液，进入换热器液腔，氢气进入气腔对氢气通过热交换进行预热，同时流出换热器的冷却液又流入散热器进行冷却；对于以上两个单独的件，在燃料电池系统布置时出现以下问题，布置时管路增多，安装件也会增多，同时占用空间大，不利于燃料电池系统的高度集成设计；同时流出中冷器的余热也被浪费掉了。

3、cn212006882u公开了名称一种氢燃料电池用氢气换热器，包括换热芯体，换热芯体包括若干间隔设置的压缩空气流道和冷却液流道，压缩空气流道两端分别连接压缩空气进口腔和压缩空气出口腔，压缩空气进口腔和压缩空气出口腔分别连接压缩空气进口和压缩空气出口，换热芯体位于冷却液流道两端分别连接冷却液进口腔和冷却液出口腔，冷却液进口腔和冷却液出口腔分别连接冷却液进口和冷却液出口，冷却液出口腔内安装氢气管道，氢气管道的进气口和出气口均穿过冷却液出口腔延伸到外侧，该实用新型未能利用中冷器的余热安装时管路较多同时集成度较低。

技术实现思路

1、本实用新型的目的之一在于提供一种燃料电池换热装置，其能够利用中冷器的余热对进入电堆的氢气进行预热减少布置管路并提高集成度；目的之二在于提供一种带有该燃料电池换热装置的车辆。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

3、一种燃料电池换热装置，包括从左到右依次连接的冷却液入口腔体、空气冷却腔体、氢气预热腔和冷却液出口腔体，所述空气冷却腔体和氢气预热腔体内均设有冷却液通道，且两个腔体的冷却液通道相互连通，所述冷却液通道的一端与冷却液入口腔体连通，另一端与所述冷却液出口腔体连通。

4、根据上述技术手段，空气冷却腔体对燃料电池空压机输出的高温空气冷却，即高温空气进入空气腔后与冷却液换热，使冷却液温度升高，空气温度下降，同时具有一定温度的冷却液通过冷却液通道进入氢气预热腔体的与腔体内的氢气换热，从而预热氢气，即实现了空气冷却，同时完成了氢气预热。

5、进一步，所述空气冷却腔体包括冷却腔壳体以及设置在所述冷却腔壳体上的冷却腔热空气入口和冷却腔冷空气出口，所述氢气预热腔体包括预热腔壳体以及设置在所述预热腔壳体上的预热腔冷氢气入口和预热腔热氢气出口。

6、根据上述技术手段，燃料电池空压机输出的高温空气从冷却腔热空气入口进入，经过冷却液通道降温后从冷却腔冷空气出口流出，需进入电堆的氢气从预热腔冷氢气入口进去，经过冷却液通道预热后从预热腔热氢气出口流出。

7、进一步，所述冷却液通道在空气冷却腔体和氢气预热腔体内中均设置多个。根据上述技术手段，提高了冷却液通道与空气冷却腔体和氢气预热腔体热交换的效率。

8、进一步，所述冷却腔壳体的两端分别固接有空气冷却腔左隔绝板与空气冷却腔右隔绝板，所述空气冷却腔左隔绝板与空气冷却腔右隔绝板上均设有多个与冷却液通道连通以用于冷却液流动的流动孔。

9、根据上述技术手段，空气冷却腔左隔绝板与空气冷却腔右隔绝板封闭了冷却腔壳体内的两端，防止空气泄漏的同时设置了流动孔使冷却液可以在冷却液通道内流动。

10、进一步，所述空气冷却腔左隔绝板与所述冷却液流体入口腔体通过螺纹件连接且在连接处设有第一密封圈。根据上述技术手段，通过第一密封圈使空气冷却腔体与冷却液入口腔体之间密封。

11、进一步，所述预热腔壳体的两端分别固接有氢气预热腔左隔绝板与氢气预热腔右隔绝板，所述氢气预热腔左隔绝板与氢气预热腔右隔绝板上均设有多个与冷却液通道连通以用于冷却液流动的流动孔。根据上述技术手段，氢气预热腔左隔绝板与氢气预热腔右隔绝板封闭了预热腔壳体的两端，防止氢气泄漏的同时设置了流动孔使冷却液可以在冷却液通道内流动。

12、进一步，所述空气冷却腔右隔绝板与所述氢气预热腔左隔绝板通过螺纹件连接且在连接处设有第二密封圈。根据上述技术手段，通过第二密封圈使空气冷却腔体与氢气预热腔体之间密封

13、进一步，所述空气冷却腔左隔绝板与冷却液出口腔体通过螺纹件连接且在连接处设有第三密封圈。根据上述技术手段，通过第三密封圈使氢气预热腔体与冷却液出口腔体之间密封

14、进一步，所述空气冷却腔体为铝材质，所述氢气预热腔体为不锈钢材质。空气冷却腔体内主要是冷却液和空气，成本较低的铝材质可以满足，氢气预热腔体使用不锈钢材料，主要是氢气对普通材料产生氢脆，时间久了普通材料会产生裂纹，会发生氢气泄露，而不锈钢相对抗氢脆性强，因此安全性高。

15、一种车辆，包括以上所述的燃料电池换热装置。

16、本实用新型的有益效果：

17、由于冷却液体经过冷却液通道与进入空气冷却腔体的热空气换热后，又通过冷却液通道流入到氢气预热腔体中对从预热腔冷氢气入口进入的氢气进行预热，既实现了空气的冷却又完成了氢气预热，集成了燃料电池系统的中冷器和换热器，使结构更紧凑，并减少了外围管路连接同时使预热得到了合理的利用。

技术特征：

1.一种燃料电池换热装置，其特征在于，包括从左到右依次连接的冷却液入口腔体（1）、空气冷却腔体（3）、氢气预热腔体（5）和冷却液出口腔体（7），所述空气冷却腔体（3）和氢气预热腔体（5）内均设有冷却液通道（8），且两个腔体的冷却液通道（8）相互连通，所述冷却液通道（8）的一端与冷却液入口腔体（1）连通，另一端与所述冷却液出口腔体（7）连通。

2.根据权利要求1所述的燃料电池换热装置，其特征在于，所述空气冷却腔体（3）包括冷却腔壳体（31）以及设置在所述冷却腔壳体（31）上的冷却腔热空气入口（34）和冷却腔冷空气出口（35），所述氢气预热腔体（5）包括预热腔壳体（51）以及设置在所述预热腔壳体（51）上的预热腔冷氢气入口（54）和预热腔热氢气出口（55）。

3.根据权利要求1所述的燃料电池换热装置，其特征在于，所述冷却液通道（8）在空气冷却腔体（3）和氢气预热腔体（5）内中均设置多个。

4.根据权利要求2所述的燃料电池换热装置，其特征在于，所述冷却腔壳体（31）的两端分别固接有空气冷却腔左隔绝板（32）与空气冷却腔右隔绝板（33），所述空气冷却腔左隔绝板（32）与空气冷却腔右隔绝板（33）上均设有多个与冷却液通道（8）连通以用于冷却液流动的流动孔。

5.根据权利要求4所述的燃料电池换热装置，其特征在于，所述空气冷却腔左隔绝板（32）与所述冷却液流体入口腔体通过螺纹件连接且在连接处设有第一密封圈（2）。

6.根据权利要求4所述的燃料电池换热装置，其特征在于，所述预热腔壳体（51）的两端分别固接有氢气预热腔左隔绝板（52）与氢气预热腔右隔绝板（53），所述氢气预热腔左隔绝板（52）与氢气预热腔右隔绝板（53）上均设有多个与冷却液通道（8）连通以用于冷却液流动的流动孔。

7.根据权利要求6所述的燃料电池换热装置，其特征在于，所述空气冷却腔右隔绝板（33）与所述氢气预热腔左隔绝板（52）通过螺纹件连接且在连接处设有第二密封圈（4）。

8.根据权利要求6所述的燃料电池换热装置，其特征在于，所述空气冷却腔左隔绝板（32）与冷却液出口腔体（7）通过螺纹件连接且在连接处设有第三密封圈（6）。

9.根据权利要求1所述的燃料电池换热装置，其特征在于，所述空气冷却腔体（3）为铝材质，所述氢气预热腔体（5）为不锈钢材质。

10.一种车辆，其特征在于，包括如上述权利要求1-9中任一项所述的燃料电池换热装置。

技术总结
本技术涉及一种燃料电池换热装置及车辆，包括从左到右依次连接的冷却液入口腔体、空气冷却腔体、氢气预热腔和冷却液出口腔体，所述空气冷却腔体和氢气预热腔体内均设有冷却液通道，且两个腔体的冷却液通道相互连通，所述冷却液通道的一端与冷却液入口腔体连通，另一端与所述冷却液出口腔体连通，其能够利用中冷器的余热对进入电堆的氢气进行预热减少布置管路并提高集成度。

技术研发人员：张土旺,张沛,李如菊,陈金锐
受保护的技术使用者：深蓝汽车科技有限公司
技术研发日：20230727
技术公布日：2024/2/25