【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于燃料电池，具体地说，本专利技术涉及一种双堆氢燃料电池三明治氢气加热结构。
技术介绍
1、随着全球变暖，碳中和的要求尤为迫切，传统燃油动力已经开始逐步过渡至纯电和混动动力以减少排放污染问题，但由于纯电和混动动力的主要来源仍是以火力发电为主，仍有二氧化碳生成，而氢燃料电池是以氢气与氧气电化学反应产生电和水，达到零排放，目前行业从轻型、中型、重型商用车、船用等陆续进行氢燃料动力试点，随着负载吨位的增加，200kw以下功率的氢燃料系统发动机已无法满足需求，各氢燃料发动机厂家开始逐步研发200kw～300kw的氢燃料双堆系统发动机，双堆发动机路线各有不同，其中综合成本和效率考虑，一种路线采用双引射器双堆方案。
2、目前氢燃料电池反应物是纯氢和空气中的氧气通过质子交换膜进行反应生成，电和水，且氢气使用一定过量系数，导致氢气无法完全被反应，为了防止氢气浪费，增加氢气气水分离器进行排氢处理后进行再利用，但由于在氢气再利用时，新鲜进氢温度过低，回氢温度普遍过高，且气水分离器无法将回氢完全干燥，导致回氢在与新鲜进氢混合接触后，冷热交替，在引射器后端会产生冷凝水，冷凝水进入电堆会有水淹堆现象产生，导致电堆效率降低，而双堆系统其氢气流量大，过量氢气过多，导致引射器新氢气与电堆回氢混合后温差较大碰撞相比单堆系统更容易产生冷凝水，且如果混合氢气在进入电堆前如果碰撞温度较低的壁面，将会导致冷凝水增加，冷凝水进入电堆会有水淹堆现象产生，导致电堆效率降低；且双引射器结构导致其存在双堆进氢不均匀，容易引起双堆寿命不一致。
3、
4、现有技术中，通常情况下，电堆回氢温度一般为70～85℃左右，新鲜进氢温度普遍低于25℃，两种氢气存在温差≥45℃，导致混合氢气时，在引射器后端，由于温差较大会导致电堆回氢湿润的氢气中水蒸气会冷凝，导致液态水产生，液态水会随着氢气一起进入到电堆，同时如果液态水过多会导致前端电堆模电极淹没，使其效率降低，如果引射器后端壁面温度是环境温度，则会加剧冷凝水的产生。
技术实现思路
1、本专利技术旨在
2、为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种双堆氢燃料电池三明治氢气加热结构，包括三明治型氢气加热总成，所述氢气加热总成分为位于中间的氢气层和设置在氢气层上下的空气层和水路层，所述空气层和所述水路层均与电堆相连，所述空气层内有电堆排出的空气，所述水路层内有电堆内排出的冷却液。
3、所述氢气层为内部设有氢气流道的热交换板，所述空气层为设置在热交换板一侧的空气换热块，所述水路层为设置在热交换板另一侧的水路板，所述空气换热块与电堆相连，所述水路板与电堆相连。
4、所述热交换板的侧面设有供给新氢和电堆回氢的引射器，所述热交换板内设有与引射器相连的氢气流道，所述氢气流道呈帽型，所述氢气流道的两端设有电堆进氢口。
5、所述氢气流道分为氢气混合区和氢气整流区，所述氢气整流区位于氢气混合区的两侧，所述氢气混合区与引射器相连，所述氢气整流区内设有整流板。
6、所述氢气混合区位于氢气流道的中部，所述氢气整流区与电堆进氢口相连，所述整流板在氢气整流区内并排分布，所述整流板的形状与氢气整流区的形状相同，所述整流板沿着氢气整流区延伸的方向设置。
7、所述空气换热块上设有空气电堆出口管，所述空气电堆出口管与电堆相连，所述空气换热块内设有空气流道，所述空气流道的一端与空气电堆出口管相连，所述空气流道的另一端设有排出管。
8、所述空气换热块上设有与热交换板横截面形状相同的盖板，所述盖板贴合在热交换板的表面，所述空气流道位于盖板远离热交换板的一侧，所述空气流道内有从电堆内排出的高温空气，所述盖板和热交换板之间设有气道密封圈。
9、所述水路板内设有连通水路，所述连通水路的两端设有电堆水路出口，所述连通水路通过电堆水路出口与电堆相连，所述连通水路内有从电堆内流出的高温冷却液，所述热交换板上设有与连通水路相连的水路流道汇总出口。
10、所述连通水路的呈u型，所述连通水路贴合在热交换板的外侧，所述连通水路沿热交换板内氢气流动的流道设置，所述水路流道汇总出口设置在连通水路的拐角处，所述水路板和热交换板之间设有水路密封圈，所述密封圈沿连通水路的边沿设置。
11、所述水路板上设有贯穿水路板的电堆通氢口，所述电堆通氢口的外延设有通氢密封圈，所述电堆通氢口与热交换板相连，所述通氢密封圈与水路密封圈相连。
12、本专利技术的技术效果为：由于电堆出水和空气排气温度相比氢气温度高，故受温差影响，对氢气流道进行换热加热，从而避免氢气冷凝出水，且三层叠层布置，导致氢气流道周围壁面温度较高，避免因壁面温度低到时冷凝水产生，进而降低冷凝水淹堆风险。
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1.一种双堆氢燃料电池三明治氢气加热结构，其特征在于：包括三明治型氢气加热总成，所述氢气加热总成分为位于中间的氢气层和设置在氢气层上下的空气层和水路层，所述空气层和所述水路层均与电堆相连，所述空气层内有电堆排出的空气，所述水路层内有电堆内排出的冷却液。
2.根据权利要求1所述的一种双堆氢燃料电池三明治氢气加热结构，其特征在于：所述氢气层为内部设有氢气流道(5)的热交换板(1)，所述空气层为设置在热交换板(1)一侧的空气换热块(2)，所述水路层为设置在热交换板(1)另一侧的水路板(3)，所述空气换热块(2)与电堆相连，所述水路板(3)与电堆相连。
3.根据权利要求2所述的一种双堆氢燃料电池三明治氢气加热结构，其特征在于：所述热交换板(1)的侧面设有供给新氢和电堆回氢的引射器(4)，所述热交换板(1)内设有与引射器(4)相连的氢气流道(5)，所述氢气流道(5)呈帽型，所述氢气流道(5)的两端设有电堆进氢口(6)。
4.根据权利要求3所述的一种双堆氢燃料电池三明治氢气加热结构，其特征在于：所述氢气流道(5)分为氢气混合区(51)和氢气整流区(52)，
5.根据权利要求4所述的一种双堆氢燃料电池三明治氢气加热结构，其特征在于：所述氢气混合区(51)位于氢气流道(5)的中部，所述氢气整流区(52)与电堆进氢口(6)相连，所述整流板(53)在氢气整流区(52)内并排分布，所述整流板(53)的形状与氢气整流区(52)的形状相同，所述整流板(53)沿着氢气整流区(52)延伸的方向设置。
6.根据权利要求2所述的一种双堆氢燃料电池三明治氢气加热结构，其特征在于：所述空气换热块(2)上设有空气电堆出口管(7)，所述空气电堆出口管(7)与电堆相连，所述空气换热块(2)内设有空气流道(8)，所述空气流道(8)的一端与空气电堆出口管(7)相连，所述空气流道(8)的另一端设有排出管(9)。
7.根据权利要求6所述的一种双堆氢燃料电池三明治氢气加热结构，其特征在于：所述空气换热块(2)上设有与热交换板(1)横截面形状相同的盖板(10)，所述盖板(10)贴合在热交换板(1)的表面，所述空气流道(8)位于盖板(10)远离热交换板(1)的一侧，所述空气流道(8)内有从电堆内排出的高温空气，所述盖板(10)和热交换板(1)之间设有气道密封圈(11)。
8.根据权利要求2所述的一种双堆氢燃料电池三明治氢气加热结构，其特征在于：所述水路板(3)内设有连通水路(12)，所述连通水路(12)的两端设有电堆水路出口(13)，所述连通水路(12)通过电堆水路出口(13)与电堆相连，所述连通水路(12)内有从电堆内流出的高温冷却液，所述热交换板(1)上设有与连通水路(12)相连的水路流道汇总出口(14)。
9.根据权利要求8所述的一种双堆氢燃料电池三明治氢气加热结构，其特征在于：所述连通水路(12)的呈U型，所述连通水路(12)贴合在热交换板(1)的外侧，所述连通水路(12)沿热交换板(1)内氢气流动的流道设置，所述水路流道汇总出口(14)设置在连通水路(12)的拐角处，所述水路板(3)和热交换板(1)之间设有水路密封圈(15)，所述密封圈沿连通水路(12)的边沿设置。
10.根据权利要求8所述的一种双堆氢燃料电池三明治氢气加热结构，其特征在于：所述水路板(3)上设有贯穿水路板(3)的电堆通氢口(16)，所述电堆通氢口(16)的外延设有通氢密封圈(17)，所述电堆通氢口(16)与热交换板(1)相连，所述通氢密封圈(17)与水路密封圈(15)相连。
...【技术特征摘要】
1.一种双堆氢燃料电池三明治氢气加热结构，其特征在于：包括三明治型氢气加热总成，所述氢气加热总成分为位于中间的氢气层和设置在氢气层上下的空气层和水路层，所述空气层和所述水路层均与电堆相连，所述空气层内有电堆排出的空气，所述水路层内有电堆内排出的冷却液。
2.根据权利要求1所述的一种双堆氢燃料电池三明治氢气加热结构，其特征在于：所述氢气层为内部设有氢气流道(5)的热交换板(1)，所述空气层为设置在热交换板(1)一侧的空气换热块(2)，所述水路层为设置在热交换板(1)另一侧的水路板(3)，所述空气换热块(2)与电堆相连，所述水路板(3)与电堆相连。
3.根据权利要求2所述的一种双堆氢燃料电池三明治氢气加热结构，其特征在于：所述热交换板(1)的侧面设有供给新氢和电堆回氢的引射器(4)，所述热交换板(1)内设有与引射器(4)相连的氢气流道(5)，所述氢气流道(5)呈帽型，所述氢气流道(5)的两端设有电堆进氢口(6)。
4.根据权利要求3所述的一种双堆氢燃料电池三明治氢气加热结构，其特征在于：所述氢气流道(5)分为氢气混合区(51)和氢气整流区(52)，所述氢气整流区(52)位于氢气混合区(51)的两侧，所述氢气混合区(51)与引射器(4)相连，所述氢气整流区(52)内设有整流板(53)。
5.根据权利要求4所述的一种双堆氢燃料电池三明治氢气加热结构，其特征在于：所述氢气混合区(51)位于氢气流道(5)的中部，所述氢气整流区(52)与电堆进氢口(6)相连，所述整流板(53)在氢气整流区(52)内并排分布，所述整流板(53)的形状与氢气整流区(52)的形状相同，所述整流板(53)沿着氢气整流区(52)延伸的方向设置。
6.根据权利要求2所述的一种双堆氢燃料电池三明治氢气加热结构，其特征在于：所述空气换热块(2)上设有空气电堆...
【专利技术属性】
技术研发人员：李浩，顾灶德，
申请(专利权)人：安徽瑞氢动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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