[发明专利]一种用于大功率氢燃料电池堆的仿生相变冷却系统及方法

权利要求书

1.一种用于大功率氢燃料电池堆的仿生相变冷却系统，其特征在于：包括电堆(1)、储水箱(2)、储液箱(3)、两个循环泵(4)、电控三通阀(5)、电加热器(6)、两个散热器(7)、两个仿生换热单元(8)、水气分离器(9)、三个温度传感器(10)、控制器(11)；

其中，储水箱(2)中储存有水；储水箱(2)的出口与第一个循环泵(4)的入口连通；第一个循环泵(4)的出口与电堆(1)的加湿口连通；

储液箱(3)中储存有冷却液；储液箱(3)的出口与第二个循环泵(4)的入口连通；第二个循环泵(4)的出口与电控三通阀(5)的入口连通；电控三通阀(5)的第一个出口与电加热器(6)的入口连通；电控三通阀(5)的第二个出口与第一个散热器(7)的入口连通；电加热器(6)的出口、第一个散热器(7)的出口均与第一个仿生换热单元(8)的液体入口连通；

第一个仿生换热单元(8)的液体出口与第二个散热器(7)的入口连通；第二个散热器(7)的出口与第二个仿生换热单元(8)的液体入口连通；第二个仿生换热单元(8)的液体出口与储液箱(3)的入口连通；

第一个仿生换热单元(8)的气体出口分别与电堆(1)的空气入口、电堆(1)的氢气入口连通；电堆(1)的空气出口与第二个仿生换热单元(8)的气体入口连通；第二个仿生换热单元(8)的气体出口与水气分离器(9)的入口连通；水气分离器(9)的液体出口与储水箱(2)的入口连通；

第一个温度传感器(10)安装于第一个仿生换热单元(8)的气体出口；第二个温度传感器(10)安装于电堆(1)的空气出口；第三个温度传感器(10)安装于第二个仿生换热单元(8)的气体出口；

控制器(11)的输入端分别与三个温度传感器(10)的输出端连接；控制器(11)的输出端分别与两个循环泵(4)的控制端、电控三通阀(5)的控制端、电加热器(6)的控制端、两个散热器(7)的控制端连接；

所述仿生换热单元(8)包括箱形壳体(801)、两组半椭圆形冷却板(802)、两根导液管(803)、两根导气管(804)；

第一组半椭圆形冷却板(802)包括N块由前向后等距平行排列的半椭圆形冷却板(802)，且N块半椭圆形冷却板(802)的直边均朝下；第二组半椭圆形冷却板(802)包括N-1块由前向后等距平行排列的半椭圆形冷却板(802)，且N-1块半椭圆形冷却板(802)的直边均朝上；N为正整数，且N≥2；

两组半椭圆形冷却板(802)等距交错排列固定于箱形壳体(801)的内腔；

每块半椭圆形冷却板(802)均为空心结构，且每块半椭圆形冷却板(802)的内腔均固定有若干根均匀排列的分流圆柱(805)；每根分流圆柱(805)的中心线均呈纵向设置；

第一根导液管(803)同时贯穿箱形壳体(801)的前侧壁、第一组半椭圆形冷却板(802)的左下部、第二组半椭圆形冷却板(802)的左上部；第一根导液管(803)的侧壁贯通开设有2N-1个导液孔，且2N-1个导液孔与2N-1块半椭圆形冷却板(802)的内腔一一对应地连通；第一根导液管(803)的后端管口封闭、前端管口作为仿生换热单元(8)的液体入口；

第二根导液管(803)同时贯穿箱形壳体(801)的后侧壁、第一组半椭圆形冷却板(802)的右下部、第二组半椭圆形冷却板(802)的右上部；第二根导液管(803)的侧壁贯通开设有2N-1个导液孔，且2N-1个导液孔与2N-1块半椭圆形冷却板(802)的内腔一一对应地连通；第二根导液管(803)的前端管口封闭、后端管口作为仿生换热单元(8)的液体出口；

第一根导气管(804)贯穿箱形壳体(801)的左侧壁后上部，且第一根导气管(804)的左端管口作为仿生换热单元(8)的气体入口；

第二根导气管(804)贯穿箱形壳体(801)的右侧壁前下部，且第二根导气管(804)的右端管口作为仿生换热单元(8)的气体出口。