[发明专利]全浸式自循环蒸发冷却的车载燃料电池系统及工作方法

说明书

本发明公开了一种全浸式自循环蒸发冷却的车载燃料电池系统，涉及清洁能源应用和运输交通领域。它包括金属密封箱，燃料电池堆，液位补给装置，储氢罐；金属密封箱下部有挡风板，上部和顶部为散热结构；液位补给装置包括介质膨胀补偿箱和第一排气阀；介质膨胀补偿箱与金属密封箱连接，介质膨胀补偿箱底部与金属密封箱上部侧面连接。本发明的膨液位补给装置可以补充金属密封箱内的液位，保证金属密封箱内的全浸状态，同时吸收燃料电池堆冷热状态时蒸发冷却介质的膨胀。本发明还涉及这种全浸式自循环蒸发冷却的车载燃料电池系统的工作方法。

技术领域

本发明涉及清洁能源应用和运输交通领域，更具体地说它是一种全浸式自循环蒸发冷却的车载燃料电池系统。本发明还涉及这种车载燃料电池系统的工作方法。

背景技术

目前氢燃料电池车多采用35Mpa或70Mpa储氢罐，两个或多个(重载卡车或大型客车)并联，通过管道连接至燃料电池装置的氢气输入口；上述车载燃料电池存在发生氢气或氧气泄漏的可能；当氢气发生泄漏时，只能快速排放到大气中，因此对燃料电池的布置方式、防静电及明火等有非常高的要求。具体局限性表现为：

1)对于车载燃料电池，主要的危险特征是电堆压紧力变小或密封件老化等原因导致的各种密封通路的泄漏，引起氢气和空气混合，产生易爆风险；因此从燃料电池的安全性考虑，都须装有过压泄放装置、碰撞传感器、过流过温保护等，以充分保证燃料电池堆的安全性。

2)车载燃料电池在运行中需要冷却，应布置在通风良好的地方或设计相应通风措施，且保证发生泄漏时氢气能迅速扩散到大气环境中。同时，车载氢系统在车内的布置上还需考虑燃料电池距离车边缘有一定的安全距离。上述特征都对氢燃料电池车的存放和车内氢设备布置提出较高要求。

3)为保证氢泄漏时的安全性，燃料电池车的导体外壳与大地还需要进行可靠相连，防止产生静电引燃氢气。

因此，研发一种全浸式自循环蒸发冷却方式的移动车载燃料电池系统很有必要。

发明内容

本发明的第一目的是为了克服上述背景技术的不足之处，而提供一种全浸式自循环蒸发冷却的车载燃料电池系统。

本发明的第二目的是为了克服上述背景技术的不足之处，而提供这种全浸式自循环蒸发冷却的车载燃料电池系统的工作方法。

为了实现上述第一目的，本发明的技术方案为：全浸式自循环蒸发冷却的车载燃料电池系统，其特征在于：包括注满蒸发冷却介质的金属密封箱，位于金属密封箱内的燃料电池堆，与金属密封箱左侧顶部连接的液位补给装置，与金属密封箱右侧连接的储氢罐；

所述金属密封箱下部有挡风板，上部和顶部为散热结构；

所述液位补给装置包括介质膨胀补偿箱和位于介质膨胀补偿箱顶部的第一排气阀；所述介质膨胀补偿箱下部侧面与金属密封箱顶部连接，介质膨胀补偿箱底部与金属密封箱上部侧面连接；

还包括介质回收装置；所述介质回收装置顶部通过压力释放阀与金属密封箱左侧上部连接，介质回收装置侧面通过介质释放阀门与金属密封箱左侧下部连接，介质回收装置底部与第二排气阀连接；

所述金属密封箱内部上端的左侧有介质液位计；所述介质膨胀补偿箱底部与介质液位计连接。

在上述技术方案中，还包括位于金属密封箱右侧顶部的泄漏收集贮藏间；所述泄漏收集贮藏间内有氢气氧气在线监测装置，泄漏收集贮藏间顶部与第三排气阀连接。

在上述技术方案中，所述泄漏收集贮藏间侧面有观察窗。

在上述技术方案中，所述储氢罐通过第一阀门与燃料电池堆连接；所述燃料电池堆右侧通过第二阀门与外部连通。

在上述技术方案中，所述散热结构为带冷却翅或散热片的结构。

在上述技术方案中，所述介质液位计为带浮球阀的液位翻板计型式。