[实用新型]一种热交换器和包括该热交换器的燃料电池与车辆

说明书

本公开涉及一种燃料电池的热交换器和包括该热交换器的燃料电池与车辆，这种热交换器包括：热交换部，内部设置有热交换流道，用于冷却液和氢气的热交换；缓冲部，内部设置有空腔，连接于热交换部；氢气入口，连接于热交换部；氢气出口，连接于缓冲部，缓冲部设置于热交换部与氢气出口之间的位置；冷却液入口和冷却液出口，冷却液入口和冷却液出口均连接于热交换部。使用本实用新型提出的热交换器既可以将氢气主管路的低温氢气加热，防止与高温循环气体混合时冷凝出水；还可以缓冲氢喷阀进口端，防止因氢喷阀的开闭而造成氢喷阀前端压力不稳定。

技术领域

本公开涉及燃料电池领域，具体涉及一种燃料电池的热交换器和包括该热交换器的燃料电池与车辆。

背景技术

燃料电池系统氢气模块包含高压(储氢)部分和低压部分，高压部分主要是将储氢瓶中高压氢气减压至低压状态，低压部分包含电堆供氢主路(主要包含氢喷阀、引射器等)、气体循环回路(主要包含气体循环泵)以及氢气排放路(主要包含气液分离器、排气阀)。

图1示出了现有的燃料电池系统热交换器应用PID控制(proportional-integral-derivative control，比例积分微分控制)的总体示意图。如图1所示，氢气从供氢装置A进入氢气主管路I时，氢气的温度仅在5℃左右；而从电堆H的出口排出的循环气体在气体循环管路K中的温度在70℃以上，两组氢气在引射器D处交汇混合后再通过氢气主管路I进入电堆H中进行发电。若未经处理，两组氢气混合后会冷凝产生液态水，如果液态水过多并进入电堆H，会对电堆H产生损伤。因此，很多系统会在氢喷阀C或引射器D前面加有热交换器B或者加热器装置，将氢气主管路I中氢气升温至50℃至80℃左右。热交换器B是利用电堆H冷却系统出口端的高温冷却液进行热交换从而提高氢气主管路I的氢气温度，这样能够合理地利用高温冷却液的废热，因此热交换器B在燃料电池中的应用是非常广泛的。

热交换器B中同时连接冷却液循环管路J和氢气主管路I，氢气通过氢气主管路I进入热交换器B。冷却液在完成对电堆H的冷却后，通过冷却液泵G的作用进入冷却液循环管路J，此时的冷却液处于高温状态。冷却液通过冷却液循环管路J进入热交换器B，在热交换器B内和氢气进行热交换。加热完成后，氢气进入氢气主管路I，通过氢喷阀C喷射至引射器D与循环气体混合，混合后的气体再进入电堆H中反应发电。

由于氢喷阀C处于快速调节的过程中，氢气主管路I中的氢气流速并不是恒定的，同样，氢气主管路I中的氢气压强并不是恒定的，是处于快速变化过程中的。

发明人发现，现有的燃料电池系统热交换器应用PID控制具有以下缺点：1)氢喷阀处于快速调节过程中，氢喷阀前端的压强存在不稳定的现象；2)外加稳定压强部件会造成冗余，不利于系统结构的精简。

请注意，以上背景技术部分的内容仅仅是公开人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

实用新型内容

有鉴于现有技术缺陷中的至少一个，本实用新型提供了一种燃料电池的热交换器，其包括：热交换部，内部设置有热交换流道，用于冷却液和氢气的热交换；缓冲部，内部设置有空腔，连接于热交换部；氢气入口，连接于热交换部；氢气出口，连接于缓冲部，缓冲部设置于热交换部与氢气出口之间的位置；冷却液入口和冷却液出口，冷却液入口和冷却液出口均连接于热交换部。

根据本公开的一个方面，这种热交换器的热交换部由热交换层板组合而成，热交换流道设置在热交换层板上。

根据本公开的一个方面，这种热交换器的热交换层板分为氢气热交换层板和冷却液热交换层板，所述氢气热交换层板和所述冷却液热交换层板是交替设置的。

根据本公开的一个方面，这种热交换器的热交换流道是呈“V”字形设置的。

根据本公开的一个方面，这种热交换器的热交换流道中氢气的流通方向是由上至下，热交换流道中冷却液的流通方向是由下至上。