[发明专利]具有一个冷却剂回路的燃料电池系统

说明书

本发明的实施例提供单个冷却剂回路(40)，单个冷却剂回路(40)可以用于冷却通常可以在两个不同温度下操作的至少两个系统(100、26)。不是提供可以提供两个不同冷却温度的两个分立的冷却回路，提供了可以路由、约束、以及混合经加热的冷却剂的单个冷却回路(40)，使得单个回路可以服务于两个系统。

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年7月23日提交的，题目为“Fuel Cell System with OneCoolant Loop”的序号61/857,422的美国临时申请的权益，其全部公开内容通过引用并入于此。

技术领域

本公开的实施例总体上涉及提供用于冷却至少两个系统的单个冷却回路的系统。在特定实施例中，要被冷却的系统可以是燃料电池系统和其相关的电子部件中的一个或者多个电子部件。冷却回路可以在诸如飞机之类的载具上机载使用。

背景技术

大量的人每天经由飞机、火车、公交车以及其它载具旅行。这种载具通常被提供有对乘客舒适性和满意度来说重要的部件。例如，客机(商用飞机和私人飞机两者)可以具有餐饮装备、加热/冷却系统、盥洗室、热水器、电动座椅、乘客娱乐单元、照明系统、以及其它部件。飞机机载的这些部件中的若干部件需要电力以用于它们激活。虽然这些部件中的很多部件与运行飞机实际上所需要的电部件(即导航系统、油量表、飞行控制、以及液压系统)分离，关于这些部件的持续忧虑是它们的能量消耗。通常，相比于可以从飞机引擎的驱动发电机所抽取的电力而言，这种系统需要更多的电力，从而需要附加的功率源，诸如燃油辅助动力单元(APU)(或者如果飞机尚未在飞行中，通过地面动力单元)。来自这些功率源的能量可能必须行进很长距离到达消耗功率的部件，从而导致传输期间的功率损耗和功率系统的整体效率的降低。总的能量消耗还可能相当大，尤其对于具有数百名乘客的长途飞行而言，并且可能需要大量的化石燃料以用于操作。此外，飞机功率的使用通常产生噪音和CO₂排放，期望这两者均减少。

相对新的燃料电池系统技术提供了有希望更清洁和更安静的方式以补充已经在商用飞机上的能量源。燃料电池系统通过将液态、气态或者固态氢燃料源与诸如空气中的氧、压缩氧或者化学氧生成之类的氧源化合，产生作为主产物的电能。燃料电池系统具有除电力之外的若干输出，并且这些其它输出通常不被利用并且因此变成废物。例如，热力(热量)、水、以及贫氧空气(ODA)作为副产物产生。这些副产物与来自当前飞机功率生成过程的CO₂排放相比害处小得多。

然而，燃料电池系统和其相关电子部件在其使用期间的某些时刻需要被冷却以防止过热。通常情况下，提供两个分立的冷却回路——一个用于燃料电池系统并且一个用于其相关的电子部件。然而，这给飞机系统添加了重量和附加的复杂度，这是不期望的。

发明内容

本文所描述的实施例因此提供单个冷却剂回路，该单个冷却剂回路可以用于冷却通常可以在两个不同温度下操作的至少两个系统。不是提供其可以提供两个不同冷却温度的两个分立的冷却回路，提供了单个冷却回路，该单个冷却回路可以在各种温度下路由、约束、以及混合经加热的冷却剂，使得单个回路可以服务于两个系统。

在具体实施例中，提供有单个冷却剂回路，该单个冷却剂回路用于冷却同一回路中的燃料电池系统和一个或者多个电子部件。冷却剂回路可以包括用于将冷却剂流体移动通过回路的冷却剂泵和用于将冷却剂流体路由通过两个路径之一的分布器。第一路径可以将冷却剂流体递送通过低温度热量交换器，并且接着沿着该路径以冷却一个或者多个电子部件。第二路径可以绕过电子部件。这一路径维持更高的温度，因为其不经过低温度热量交换器。第一和第二路径可以在冷却剂混合器处汇合，该冷却剂混合器将来自第一路径的冷却剂与来自第二路径的冷却剂组合。离开冷却剂混合器的冷却剂具有期望的温度以冷却燃料电池系统，并且其可以被递送到燃料电池系统。