[实用新型]燃料电池汽车余热发电系统、燃料电池汽车

说明书

本实用新型提供了一种燃料电池汽车余热发电系统、燃料电池汽车。所述系统包括温差发电模块、DC－DC电源模块、燃料电池堆、燃料电池散热系统。本实用新型利用燃料电池余热进行二次发电，可有效提高综合发电效率，且温差发电具有结构简单，设计精巧，且无需维护，无运动部件，无介质泄漏，体积小、重量轻、移动方便、使用寿命长，环境友好等显著优点。因此，本实用新型具有极好的应用前景。

技术领域

本实用新型属于燃料电池应用技术领域，特别是涉及燃料电池汽车余热发电系统、燃料电池汽车。

背景技术

燃料电池能将存储在燃料中的化学能通过电化学反应直接转换成电能，不受卡诺循环的限制，通常转换效率在50％以上，被认为是 21世纪首选的发电技术。燃料电池工作时会产生与发电量相当的余热废热，若能将此部分热量再利用于发电，则可进一步提高发电效率和燃料利用率。燃料电池工作温度大约在65℃左右，属于低品位余热，而且燃料电池汽车没有热水需求，加之空间极其紧张，因此可采用低温半导体温差发电作为余热利用技术。半导体温差发电热电材料能将热能直接转换成电能，具有结构简单，无需维护，无运动部件，无介质泄漏，体积小、重量轻、移动方便、使用寿命长，环境友好等显著优点。尽管目前由热电材料制成的温差发电装置的转换效率仍比较低，但其在余热废热发电和移动分散式热源利用等方面有难以替代的优势，尤其在内燃机汽车尾气废热回收中得到高度关注。随着热电材料的发展，具有更高优值的温差半导体材料将逐渐出现，因此利用温差发电对燃料电池汽车的低品位余热进行二次发电，可以有效的提高能量的利用率。

现有技术中，将燃料电池与温差发电两者结合利用的技术多采用高温燃料电池(如固体氧化物燃料电池SOFC)，而低温燃料电池较少；低温燃料电池(如质子交换膜燃料电池PEMFC)耦合温差发电技术在燃料电池有轨电车上已有应用，而在燃料电池汽车上尚无相关技术。

如果能提供一种充分利用汽车的燃料电池工作余热的技术方案，将是十分有意义的。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了燃料电池汽车余热发电系统，包括温差发电模块、DC－DC电源模块、燃料电池堆、燃料电池散热系统，氢气供应系统，空气供应系统；燃料电池散热系统包括散热器和冷却循环水泵；温差发电模块包括热面、冷面、设置在冷面与热面之间的温差发电片阵列、与热面固定在一起的热端水箱、与冷面固定在一起的冷端散热片，所述温差发电片阵列设置有输出电极，所述热端水箱设置有入口和出口。

燃料电池堆有冷却液出口、冷却液入口、空气入口、空气出口、氢气入口、氢气出口。

散热器设置有冷却液入口、冷却液出口。

各部分的连接关系为：

燃料电池堆的冷却液入口连接冷却循环水泵的出口，燃料电池堆的冷却液出口连接温差发电模块的热端水箱入口；氢气入口、氢气出口连接氢气供应系统；空气入口、空气出口连接空气供应系统。

散热器的冷却液入口连接热端水箱出口，散热器的冷却液出口连接冷却循环水泵入口。

温差发电模块的输出电极与DC－DC电源模块连接。

进一步的，温差发电片阵列的温差发电片为半导体温差发电片。

进一步的，DC－DC电源模块输出端连接储能电池和/或用电设备。

进一步的，利用CAN总线控制DC－DC电源模块输出不同电压等级。

进一步的，热端水箱通过导热硅胶固定在热面上，和/或冷端散热片通过导热硅胶固定在冷面上。

进一步的，冷端散热片垂直于冷面设置。

一种燃料电池汽车，包含上述的燃料电池汽车余热发电系统。冷端散热片置于车外，如设置于车顶。

本实用新型的有益效果为：