具有一个冷却剂回路的燃料电池系统技术方案

本发明专利技术的实施例提供单个冷却剂回路(40)，单个冷却剂回路(40)可以用于冷却通常可以在两个不同温度下操作的至少两个系统(100、26)。不是提供可以提供两个不同冷却温度的两个分立的冷却回路，提供了可以路由、约束、以及混合经加热的冷却剂的单个冷却回路(40)，使得单个回路可以服务于两个系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】具有一个冷却剂回路的燃料电池系统相关串请的交叉引用本申请要求2013年7月23日提交的，题目为“Fuel Cell System with OneCoolant Loop”的序号61/857，422的美国临时申请的权益，其全部公开内容通过引用并入于此。
本公开的实施例总体上涉及提供用于冷却至少两个系统的单个冷却回路的系统。在特定实施例中，要被冷却的系统可以是燃料电池系统和其相关的电子部件中的一个或者多个电子部件。冷却回路可以在诸如飞机之类的载具上机载使用。
技术介绍
大量的人每天经由飞机、火车、公交车以及其它载具旅行。这种载具通常被提供有对乘客舒适性和满意度来说重要的部件。例如，客机(商用飞机和私人飞机两者)可以具有餐饮装备、加热/冷却系统、盥洗室、热水器、电动座椅、乘客娱乐单元、照明系统、以及其它部件。飞机机载的这些部件中的若干部件需要电力以用于它们激活。虽然这些部件中的很多部件与运行飞机实际上所需要的电部件(即导航系统、油量表、飞行控制、以及液压系统)分离，关于这些部件的持续忧虑是它们的能量消耗。通常，相比于可以从飞机引擎的驱动发电机所抽取的电力而言，这种系统需要更多的电力，从而需要附加的功率源，诸如燃油辅助动力单元(APU)(或者如果飞机尚未在飞行中，通过地面动力单元)。来自这些功率源的能量可能必须行进很长距离到达消耗功率的部件，从而导致传输期间的功率损耗和功率系统的整体效率的降低。总的能量消耗还可能相当大，尤其对于具有数百名乘客的长途飞行而言，并且可能需要大量的化石燃料以用于操作。此外，飞机功率的使用通常产生噪音和C02排放，期望这两者均减少。相对新的燃料电池系统技术提供了有希望更清洁和更安静的方式以补充已经在商用飞机上的能量源。燃料电池系统通过将液态、气态或者固态氢燃料源与诸如空气中的氧、压缩氧或者化学氧生成之类的氧源化合，产生作为主产物的电能。燃料电池系统具有除电力之外的若干输出，并且这些其它输出通常不被利用并且因此变成废物。例如，热力(热量)、水、以及贫氧空气(0DA)作为副产物产生。这些副产物与来自当前飞机功率生成过程的0)2排放相比害处小得多。然而，燃料电池系统和其相关电子部件在其使用期间的某些时刻需要被冷却以防止过热。通常情况下，提供两个分立的冷却回路一一一个用于燃料电池系统并且一个用于其相关的电子部件。然而，这给飞机系统添加了重量和附加的复杂度，这是不期望的。
技术实现思路
本文所描述的实施例因此提供单个冷却剂回路，该单个冷却剂回路可以用于冷却通常可以在两个不同温度下操作的至少两个系统。不是提供其可以提供两个不同冷却温度的两个分立的冷却回路，提供了单个冷却回路，该单个冷却回路可以在各种温度下路由、约束、以及混合经加热的冷却剂，使得单个回路可以服务于两个系统。在具体实施例中，提供有单个冷却剂回路，该单个冷却剂回路用于冷却同一回路中的燃料电池系统和一个或者多个电子部件。冷却剂回路可以包括用于将冷却剂流体移动通过回路的冷却剂栗和用于将冷却剂流体路由通过两个路径之一的分布器。第一路径可以将冷却剂流体递送通过低温度热量交换器，并且接着沿着该路径以冷却一个或者多个电子部件。第二路径可以绕过电子部件。这一路径维持更高的温度，因为其不经过低温度热量交换器。第一和第二路径可以在冷却剂混合器处汇合，该冷却剂混合器将来自第一路径的冷却剂与来自第二路径的冷却剂组合。离开冷却剂混合器的冷却剂具有期望的温度以冷却燃料电池系统，并且其可以被递送到燃料电池系统。用于冷却燃料电池系统的冷却剂与其进入时的温度相比，以更高的温度离开燃料电池系统。离开燃料电池的较暖的冷却剂⑴被路由到热量储存单元或者(ii)绕过热量储存单元。绕过的流体可以被递送到分布器以再次重新路由通过系统，或者它可以被递送通过预热回路，其中绕过的流体被递送回到燃料电池以便递送用于其启动的温暖性。【附图说明】图1示出了示意性燃料电池系统、其输入、以及其副产物。这一示意图图示了副产物可以在飞机机载的各种位置中使用。图2示出了用于冷却燃料电池系统和电子部件的两个分立热线路的示意图。图3示出了单个冷却剂回路的示意图。图4示出了可选冷却剂热量转移的流程图。【具体实施方式】在以下描述中，将描述本专利技术的各种实施例。为了解释性目的，阐述了特定配置和细节，以便于提供对实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员还将明显的是，可以实践本专利技术而无这些特定细节。此外，可以省略或者简化众所周知的特征，以便于不会使得所描述的实施例模糊不清。虽然本文中描述的实施例找到了客机机载的特定用途并且总体上就其进行描述，应该理解的是，系统可以在其它载具上使用，诸如公交车、火车、航天器、水上船舰、或者装备有一个或者多个燃料电池系统的任何其它适当的运输载具。因此，虽然在本文中关于飞机中的使用讨论了燃料电池技术，但是该燃料电池技术绝不限于此并且可以用于任何其它载具中。燃料电池系统可以在飞机(或者其它载具)上机载使用以生成功率。功率可以被路由以用于任何适当的用途。更具体地，燃料电池系统是如下设备，该设备将来自包含氢或者其它燃料源和富氧气体(例如空气)的化学反应的化学能转换为电能。如图1所示，燃料电池系统100将氢或者另一燃料源输入110与氧和/或空气输入120化合以生成电能(功率)160。如示出的，连同所生成的电能160，燃料电池系统100产生作为副产物的水170、热力(热量)150、以及贫氧空气(0DA)140。如图1进一步所示，电能160、热量150、水170、以及ODA 140中的燃料电池输出产物中的一些或者所有可以用于操作飞机机载的系统。例如，燃料电池输出产物可以被供应到飞机的操作系统，诸如但不限于飞机机载的盥洗室182或者厨房184系统。输出产物可以附加地和/或备选地被路由到其它操作系统或者区域，以用于在这种输出产物有用的地方使用，包括但不限于将热量或经加热的水路由到机翼以防冰、路由到淋浴器、路由到水箱以使用于洗手的水变暖、路由到厨房以使用于热水锅炉的水变暖、路由到客舱、路由到乘客座椅、或者路由到任何其它位置。在其它实施例中，贫氧空气可以被路由到燃料箱、乘客座椅、或者任何其它位置。在任何给定位置可以利用一种或者多于一种输出产物，并且在一个或者多个位置可以利用任何给定的输出产物。利用燃料电池输出产物的飞机系统的示例性但非限制性示例被公开在至少以下共同未决的申请中:2013年3月13日提交的题目为“Fuel Cell System PoweredLavatory”的第PCT/US13/030638号国际专利申请；2013年3月13日提交的题目为“PowerManagement For Galley With Fuel Cell”的第PCT/IB2013/052004号国际专利申请；2013年 3 月 13 日提交的题目为“Wing Ice Protect1n System Based On A Fuel Cell” 的第PCT/IB2013/051981号国际专利申请；以及2013年3月13日提交的题目为“Vehicle SeatPowered By Fuel Cell” 的第 PCT/IB2013/051979 号国际专利申请。因此，来自燃料电池系统功率生成的副本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于冷却具有不同操作温度的至少两个系统的单个冷却剂回路，所述单个冷却剂回路包括：(f)冷却剂泵，用于将冷却剂流体移动通过所述回路；(g)分布器，用于将冷却剂流体路由通过两个路径之一；(h)第一路径，包括将冷却剂流体递送通过热量交换器，并且用于冷却第一系统；(i)第二路径，包括对所述第一系统的绕过；(j)其中所述第一路径和所述第二路径在冷却剂混合器处汇合，其中所述冷却剂混合器将来自所述第一路径和所述第二路径的冷却剂组合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·菲兰吉，C·方辛，
申请(专利权)人：祖迪雅克航空技术公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR