燃料電池測試平臺的散熱系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種燃料電池測試平臺的散熱系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]燃料電池測試平臺是燃料電池系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵設(shè)備，為燃料電池性能測試、壽命評估和理論基礎(chǔ)研究提供實驗支撐。燃料電池測試平臺具備完善的系統(tǒng)功能，可模擬各種工況，實現(xiàn)反應(yīng)物輸送實時調(diào)節(jié)，水、熱、電產(chǎn)物平衡控制，具有強大的功率等級變換適應(yīng)能力，是一種集多種功能于一體的燃料電池系統(tǒng)。
[0003]燃料電池發(fā)電時產(chǎn)生熱能約占總能量的40%?50%，必須采取有效的散熱方式及時排出這些熱能，以保證電池穩(wěn)定運行。目前，燃料電池測試平臺中電堆散熱系統(tǒng)一般采用圖1和圖2所示兩種方式，圖1冷卻介質(zhì)經(jīng)過輸送栗20’進入電池堆30’帶出熱量，再流經(jīng)水冷換熱器410’與自來水進行熱交換后流入冷卻介質(zhì)存儲器10’，完成一次循環(huán)。圖2中冷卻介質(zhì)經(jīng)過輸送栗20’進入電池堆30’帶出熱量，再流經(jīng)風冷換熱器420’與空氣進行熱交換后流入冷卻介質(zhì)存儲器10’，完成一次循環(huán)。
[0004]然而，如圖1所示的燃料電池測試平臺中，電堆熱平衡需要依靠調(diào)節(jié)水冷換熱器410’的自來水流量進行控制，一方面，由于水的比熱較大，對于溫度的實時調(diào)控反應(yīng)存在一定的滯后性，另一方面，用于進行自來水流量調(diào)控的調(diào)節(jié)閥成本相對較高；如圖2所示的燃料電池測試平臺中，電堆熱平衡需要依靠調(diào)節(jié)風冷換熱器420’風速的大小進行控制，由于風冷換熱器420’調(diào)控靈敏度高，對于小功率燃料電池系統(tǒng)較為實用，而對于大功率電堆，由于其產(chǎn)熱速率快，所需散熱風量大，風扇噪音高，同時系統(tǒng)環(huán)境熱空氣易損壞設(shè)備電子元器件。
[0005]并且，根據(jù)燃料電池測試平臺的功能要求，其必須滿足在最大設(shè)計功率范圍內(nèi)各種功率等級電堆的測試需求，測試過程要求換熱器的換熱速率隨測試功率變化進行不斷適應(yīng)。而換熱器作為一種重要的化工設(shè)備，運行時需要保證額定參數(shù)區(qū)間，如果長期脫離額定參數(shù)運行，會造成傳熱不均、能源浪費，還會降低換熱器的使用壽命，甚至影響電堆的穩(wěn)定性。由此可見，燃料電池測試平臺較大范圍的換熱需求與換熱器相對較小的額定換熱區(qū)間存在矛盾。因此，現(xiàn)有燃料電池測試平臺由于散熱問題導(dǎo)致其存在測試功率低、功率范圍窄、精度差、噪音高等諸多問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的主要目的在于提供一種燃料電池測試平臺的散熱系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有燃料電池測試平臺中的散熱系統(tǒng)換熱效率差且測試功率低的問題。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種燃料電池測試平臺的散熱系統(tǒng)，包括依次連通設(shè)置的冷卻介質(zhì)存儲器、電池堆和換熱單元，換熱單元的出口連通于冷卻介質(zhì)存儲器的入口，其中，換熱單元包括至少一個水冷換熱器和至少一個風冷換熱器，各水冷換熱器的入口和各風冷換熱器的入口均與電池堆的出口連通，各水冷換熱器的出口和各風冷換熱器的出口均與冷卻介質(zhì)存儲器的入口連通。
[0008]進一步地，換熱單元包括一個水冷換熱器和一個風冷換熱器，且水冷換熱器和風冷換熱器串聯(lián)設(shè)置。
[0009]進一步地，水冷換熱器的出口連通于風冷換熱器的入口 ；或風冷換熱器的出口連通于水冷換熱器的入口。
[0010]進一步地，水冷換熱器和風冷換熱器并聯(lián)設(shè)置。
[0011]進一步地，至少一個水冷換熱器組成水冷換熱單元，至少一個風冷換熱器組成風冷換熱單元，水冷換熱單元和風冷換熱單元并聯(lián)設(shè)置。
[0012]進一步地，水冷換熱器連通有入水管道和出水管道，入水管道上設(shè)置有截斷閥。
[0013]進一步地，風冷換熱器上設(shè)置有進氣通道和排氣通道，進氣通道上設(shè)置有調(diào)速供氣設(shè)備。
[0014]進一步地，水冷換熱器的入口上設(shè)置有截斷閥。
[0015]進一步地，風冷換熱器的入口上設(shè)置有截斷閥。
[0016]進一步地，水冷換熱器的功率大于風冷換熱器的功率。
[0017]應(yīng)用本實用新型的技術(shù)方案，本實用新型提供了一種燃料電池測試平臺的散熱系統(tǒng)，包括依次連通設(shè)置的冷卻介質(zhì)存儲器、電池堆和換熱單元，由于該換熱單元包括至少一個水冷換熱器和至少一個風冷換熱器，從而能夠通過水冷換熱器和風冷換熱器藕合散熱設(shè)計，靈活應(yīng)用于燃料電池系統(tǒng)不同工況，實現(xiàn)燃料電池測試平臺系統(tǒng)散熱穩(wěn)態(tài)調(diào)控。同時有利于擴大燃料電池測試平臺的功率等級范圍，提高系統(tǒng)可靠性。
【附圖說明】
[0018]構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0019]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)置有水冷換熱器的燃料電池測試平臺的散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)置有風冷換熱器的燃料電池測試平臺的散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3示出了本實用新型實施方式所提供的一種燃料電池測試平臺的散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0022]圖4示出了本實用新型實施方式所提供的另一種燃料電池測試平臺的散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖5示出了本實用新型實施方式所提供的又一種燃料電池測試平臺的散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0024]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本實用新型。
[0025]需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述【具體實施方式】，而非意圖限制根據(jù)本實用新型的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當理解的是，當在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。
[0026]為了便于描述，在這里可以使用空間相對術(shù)語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特征與其他器件或特征的空間位置關(guān)系。應(yīng)當理解的是，空間相對術(shù)語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構(gòu)造上方”或“在其他器件或構(gòu)造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構(gòu)造下方”或“在其他器件或構(gòu)造之下”。因而，示例性術(shù)語“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位，并且對這里所使用的空間相對描述做出相應(yīng)解釋。
[0027]正如【背景技術(shù)】中所介紹的，現(xiàn)有燃料電池測試平臺由于散熱問題導(dǎo)致其存在測試功率低、功率范圍窄、精度差、噪音高等諸多問題。本實用新型針對上述問題進行研究，提出了一種煤直接液化性能的散熱系統(tǒng)，如圖3至5所示，包括依次連通設(shè)置的冷卻介質(zhì)存儲器
10、電池堆30和換熱單元40，換熱單元40的出口連通于冷卻介質(zhì)存儲器10的入口，其中，換熱單元40包括至少一個水冷換熱器410和至少一個風冷換熱器420，各水冷換熱器410的入口和各風冷換熱器420的入口均與電池堆30的出口連通，各水冷換熱器410的出口和各風冷換熱器420的出口均與冷卻介質(zhì)存儲器10的入口連通。其中，冷卻介質(zhì)存儲器10和電池堆30之間還可以設(shè)置有輸送栗20
[0028]上述燃料電池測試平臺的散熱系統(tǒng)中由于換熱單元40包括至少一個水冷換熱器410和至少一個風冷換熱器420，從而能夠通過水冷換熱器410和風冷換熱器420藕合散熱設(shè)計，靈活應(yīng)用于燃料電池系統(tǒng)不同工況，實現(xiàn)燃料電池測試平臺系統(tǒng)散熱穩(wěn)態(tài)調(diào)控。同時有利于擴大燃料電池測試平臺的功率等級范圍，提高系統(tǒng)可靠性。
[0029]在本實用新型的上述散熱系統(tǒng)中，水冷換熱器410和風冷換熱器420可以串聯(lián)設(shè)置。在一種優(yōu)選的實施方式中，換熱單兀40包括一個水冷換熱器410和一個風冷換熱器420，且水冷換熱器410和風冷換熱器420串聯(lián)設(shè)置，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。其中，水冷換熱器410的出口連通于風冷換熱器420的入口 ；或風冷換熱器420的出口連通于水冷換熱器410的入口。
[0030]在上述散熱系統(tǒng)中水冷換熱器410和風冷換熱器420串聯(lián)設(shè)置，冷卻介質(zhì)從冷卻介質(zhì)存儲器10輸送進入電池堆30帶出熱量后流經(jīng)風冷換熱器420與空氣進行熱量交換，然后進入水冷換熱器410與自來水進行熱量交換，最后流入冷卻介質(zhì)存儲器10，完成一次循環(huán)。其中，冷卻介質(zhì)也可先流經(jīng)水冷換熱器410，再流經(jīng)風冷換熱器420，流經(jīng)次序可根據(jù)工況特性選擇，冷卻介質(zhì)在流經(jīng)兩種換熱器時流速相同，電堆散熱速率的大小主要通過風冷換熱器420風速和水冷換熱器410自來水的流速進行調(diào)節(jié)。
[0031]由于上述散熱系統(tǒng)中水冷換熱器410和風冷換熱器420串聯(lián)設(shè)置，且由于水的比熱容較高，水冷換熱器410的換熱容量較大，在電堆產(chǎn)熱速率較快時，依靠其換熱能達到很好的效果，而風冷換熱器420由于其實時響應(yīng)速率快，控制精度較高，適合于進行電堆熱平衡的穩(wěn)態(tài)微調(diào)，從而通過將水冷換熱器410和風冷換熱器420的優(yōu)缺點進行互補，充分利用風冷換熱器420的較快的響應(yīng)速率和水冷換熱器410較大的換熱容量，并根據(jù)電堆測試功率的大小靈活選用水冷換熱器410或風冷換熱器420，不僅能夠有效地提高燃料電池測試平臺的換熱效率，還能夠拓展測試功率。
[0032]在上述水冷換熱器410和風冷換熱器420串聯(lián)設(shè)置的散熱系統(tǒng)中，水冷換熱器410連通有入水管道和出水管道，且入水管道上可以設(shè)置有截斷閥；風冷換熱器420上設(shè)置有進氣通道和出水管道，且進氣通道上可以設(shè)置有調(diào)速供氣設(shè)備。采用上述散熱系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)水冷換熱器410和風冷換熱器420中至少一個的換熱功能。其中，設(shè)置于上述入水管道上的截斷閥用于控制水冷換熱器410的換熱功能，通過控制截斷閥停止自來水從入水管道流入水冷換熱器410中，從而停止水冷換熱器410對冷卻介質(zhì)的換熱；設(shè)置于上述進氣通道上的調(diào)速供氣設(shè)備可以為風扇，用于控制外界空氣進入風冷換熱器420的流速，通