CN117317295A - 冷却液绝缘方法、绝缘装置及燃料电池发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种冷却液绝缘方法、绝缘装置及燃料电池发电系统；绝缘装置通过包括至少两个存储单元、进液控制单元和出液控制单元，在进行冷却液的输出或输入工作时，进液控制单元通过控制至少一个存储单元的冷却液入口开启，出液控制单元控制该部分存储单元的冷却液出口关闭，使得冷却液仅能通入液入口开启的存储单元，出液控制单元通过控制至少一个冷却液入口关闭的存储单元的冷却液出口开启，使得冷却液将通过另外的存储单元通出，由于冷却液的通入和通出分别通过不同的储存单元进行，进而可将输送的冷却液隔断，发电系统通过在发电模块设置绝缘装置，可实现发电模块输送的冷却液的隔断输送，实现冷却液的绝缘。

Description

冷却液绝缘方法、绝缘装置及燃料电池发电系统

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种冷却液绝缘方法、绝缘装置及燃料电池发电系统。

背景技术

燃料电池是一种将燃料中的化学能直接转化为电能的装置，被广泛应用于汽车、船舶、电站等领域。在燃料电池工作时，氢气和空气被分别通入燃料电池的阳极和阴极侧，发生电化学反应产生电能。燃料电池系统将化学能转化为电能的同时会生成大量的热量，热量通过流经燃料电池电堆的冷却液带出系统，此时冷却液将电堆的电极与系统的部件和外壳连通形成电流回路，从而降低了电气系统安全性能。

为保证电气系统的安全，如公开号为CN207781770U的专利文件公开的燃料电池冷却液的电导率控制装置，以及公开号为CN216250799U公开的一种保持燃料电池绝缘电阻值的系统当中，均采用在冷却液回路设置去离子罐去除冷却液的离子浓度来提升冷却液的绝缘系数，保证电气系统的安全。

虽然通过设置去离子罐降低冷却液离子浓度的方式在一定程度上可提升冷却液的绝缘系数，但受到去离子罐性能的影响，使得冷却液的离子无法除尽，以致难以实现冷却液的充分绝缘，导致电气系统存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种冷却液绝缘方法、绝缘装置及燃料电池发电系统，解决现有技术中燃料电池发电系统难以有效对冷却液进行绝缘的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种绝缘装置，包括：

至少两个存储单元，各所述存储单元均设置有冷却液入口和冷却液出口；

进液控制单元，与各所述冷却液入口连接，用于控制至少一个所述存储单元的所述冷却液入口开启，其他各所述存储单元的所述冷却液入口关闭；

出液控制单元，与各所述冷却液出口连接，用于控制所述冷却液入口开启的各所述存储单元的冷却液出口关闭，以及至少一个所述冷却液入口关闭的所述存储单元的冷却液出口开启。

可选地，各所述存储单元的内部设置有储存腔，所述冷却液入口和所述冷却液出口均与所述储存腔连通，各所述存储单元的所述储存腔通过连接通道连通。

可选地，所述进液控制单元包括进液总管、若干进液支管和若干进液控制阀，各所述进液支管的一端分别与各所述存储单元的所述冷却液入口连通，各所述进液支管的另一端与所述进液总管连通，各所述进液控制阀分别装设于各所述进液支管，用于控制各所述进液支管的通断。

可选地，所述出液控制单元包括出液总管、若干出液支管和若干出液控制阀，各所述出液支管的一端分别与各所述存储单元的所述冷却液入口连通，各所述出液支管的另一端与所述出液总管连通，各所述出液控制阀分别装设于各所述出液支管，用于控制各所述出液支管的通断。

与现有技术相比，本发明提供的绝缘装置有益效果包括：通过设置至少两个存储单元、进液控制单元和出液控制单元，在进行冷却液的输出或输入工作时，进液控制单元和出液控制单元对各存储单元的冷却液入口和冷却液出口的控制，可使得冷却液的通入和通出分别通过不同的储存单元进行，进而可将输送的冷却液隔断，实现冷却液的绝缘。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种冷却液绝缘方法，包括以下步骤：

进液控制单元控制至少一个存储单元的冷却液入口开启，并控制其他存储单元的冷却液入口关闭，使冷却液通入所述液入口开启的所述存储单元；

出液控制单元控制所述冷却液入口开启的各所述存储单元的冷却液出口关闭，并控制至少一个所述冷却液入口关闭的所述存储单元的冷却液出口开启，使冷却液从所述冷却液出口开启的所述存储单元通出。

与现有技术相比，本发明提供的冷却液绝缘方法有益效果包括：在进行冷却液的输出或输入工作时，进液控制单元通过控制至少一个存储单元的冷却液入口开启，出液控制单元控制该部分存储单元的冷却液出口关闭，使得冷却液仅能通入液入口开启的存储单元，且由于出液控制单元通过控制至少一个冷却液入口关闭的存储单元的冷却液出口开启，使得冷却液将通过另外的存储单元通出，由于冷却液的通入和通出分别通过不同的储存单元进行，进而可将输送的冷却液隔断，实现冷却液的绝缘。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种燃料电池发电系统，包括发电模块、以及所述的绝缘装置。

可选地，所述发电模块设置有冷却液进液管和冷却液出液管，所述绝缘装置设置有两组，其中一组所述绝缘装置与所述冷却液进液管连接，用于对进入所述发电模块的冷却液绝缘，另一组所述绝缘装置与所述冷却液出液管连接，用于对从所述发电模块通出的所述冷却液出液管绝缘。

可选地，燃料电池发电系统还包括冷却模块，两组所述绝缘装置均与所述冷却模块连接。

可选地，燃料电池发电系统还包括循环模块，所述循环模块的一端与所述冷却液进液管连通，所述循环模块的另一端与所述冷却液出液管连通，用于驱动所述冷却液出液管的冷却液进入所述冷却液进液管。

可选地，所述循环模块包括冷却循环管、三通阀和驱动泵，所述三通阀装设于所述冷却液出液管，所述冷却循环管的一端与所述三通阀连通，所述冷却循环管的另一端与所述冷却液进液管连通，所述驱动泵连接于所述冷却液进液管，所述加热器连接于所述冷却循环管，用于加热所述冷却循环管的冷却液。

与现有技术相比，本发明提供的燃料电池发电系统有益效果包括：发电系统通过在发电模块设置绝缘装置，可实现发电模块输送的冷却液的隔断输送，实现冷却液的绝缘。

附图说明

图1为本发明实施例提供的绝缘装置的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的冷却液绝缘方法的流程图。

图3为本发明实施例提供的燃料电池发电系统的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

10—存储单元11—冷却液入口12—冷却液出口

13—第一存储罐14—第二存储罐15—储存腔

16—连接通道20—进液控制单元21—进液总管

22—第一进液支管23—第二进液支管24—第一进液控制阀

25—第二进液控制阀30—出液控制单元31—出液总管

32—第一出液支管33—第二出液支管34—第一出液控制阀

35—第二出液控制阀40—发电模块41—冷却液进液管

42—冷却液出液管50—绝缘装置60—冷却模块

70—循环模块71—冷却循环管72—三通阀

73—驱动泵74—加热器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的实施例提供了一种绝缘装置，用于冷却液的绝缘输送，如图1所示，包括至少两个存储单元10、进液控制单元20和出液控制单元30，各所述存储单元10均设置有冷却液入口11和冷却液出口12；进液控制单元20与各所述冷却液入口11连接，用于控制至少一个所述存储单元10的所述冷却液入口11开启，其他各所述存储单元10的所述冷却液入口11关闭；出液控制单元30与各所述冷却液出口12连接，用于控制所述冷却液入口11开启的各所述存储单元10的冷却液出口12关闭，以及至少一个所述冷却液入口11关闭的所述存储单元10的冷却液出口12开启。

具体地，绝缘装置通过设置至少两个存储单元10、进液控制单元20和出液控制单元30，在进行冷却液的输出或输入工作时，进液控制单元20和出液控制单元30对各存储单元10的冷却液入口11和冷却液出口12的控制，可使得冷却液的通入和通出分别通过不同的储存单元进行，进而可将输送的冷却液隔断，实现冷却液的绝缘。

可以理解的，存储单元10可以为槽体、罐体等可实现冷却液存储的任意物体。

本实施例中，存储单元10与冷却液接触的部分须由绝缘材料制成，以使存储单元10绝缘，保证电流不会经存储单元10本体进行传输。

本实施例中，存储单元10的数量可根据冷却液的输入的量和输出的量适应性设置，当冷却液输入的量较多，而输出的量较少时，可设置较多存储单元10接收冷却液，其他较少部分的存储单元10释放冷却液；当冷却液输入的量较少，而输出的量较多时，可设置较少存储单元10接收冷却液，以更多的存储单元10释放冷却液；但为保持冷却液的稳定输送，多数情况下冷却液的输入量和输出量应保持相同，此时，接收冷却液的存储单元10的数量和用于释放冷却的存储单元10的数量相同。

为方便理解，如图1所示，本实施例以设置两个存储单元10为例，两个存储单元10分别为第一存储罐13和第二存储罐14，进液控制单元20首先控制第一存储罐13的冷却液入口11开启，出液控制单元30控制第一存储罐13的冷却液出口12关闭，使第一存储罐13接收冷却液并对冷却液进行存储，第一存储罐13接收冷却液的过程中，进液控制单元20控制第二存储罐14的冷却液入口11关闭，出液控制单元30控制第二存储罐14的冷却液出口12开启，使第二存储罐14释放冷却液，当第一存储罐13的冷却液过多、第二存储罐14的冷却液过少时，进液控制单元20和出液控制单元30控制第一存储罐13释放冷却液，第二存储罐14接收冷却液，以保持冷却液的稳定输送。

在其中的一个实施例中，如图1所示，各所述存储单元10的内部设置有储存腔15，所述冷却液入口11和所述冷却液出口12均与所述储存腔15连通，各所述存储单元10的所述储存腔15通过连接通道16连通。具体地，储存腔15可对冷却液进行存储，连接通道16通过连接各存储腔，可使各存储腔的内部气压保持平衡，进而使冷却液的输送保持稳定。

在其中的一个实施例中，为保持冷却液的密封输送，存储单元10为密封罐，各密封罐并列设置。

在其中的一个实施例中，如图1所示，所述进液控制单元20包括进液总管21、若干进液支管和若干进液控制阀，各所述进液支管的一端分别与各所述存储单元10的所述冷却液入口11连通，各所述进液支管的另一端与所述进液总管21连通，各所述进液控制阀分别装设于各所述进液支管，用于控制各所述进液支管的通断。具体地，冷却液通过进液总管21进行输入，进液控制阀开启时，可控制冷却液从相应的进液支管进入存储单元10，进而实现对各存储单元10的冷却液的输入的控制。

在其中的一个实施例中，如图1所示，所述出液控制单元30包括出液总管31、若干出液支管和若干出液控制阀，各所述出液支管的一端分别与各所述存储单元10的所述冷却液入口11连通，各所述出液支管的另一端与所述出液总管31连通，各所述出液控制阀分别装设于各所述出液支管，用于控制各所述出液支管的通断。具体地，进液控制阀开启时，可控制冷却液从相应的出支管从存储单元10通出，最终进入出液总管31，从进液总管21输出，实现对各存储单元10的冷却液的输出的控制。

本发明的实施例提供了一种冷却液绝缘方法，如图2所示，包括以下步骤：

进液控制单元20控制至少一个存储单元10的冷却液入口11开启，并控制其他存储单元10的冷却液入口11关闭，使冷却液通入所述液入口开启的所述存储单元10；

出液控制单元30控制所述冷却液入口11开启的各所述存储单元10的冷却液出口12关闭，并控制至少一个所述冷却液入口11关闭的所述存储单元10的冷却液出口12开启，使冷却液从所述冷却液出口12开启的所述存储单元10通出。

具体地，在进行冷却液的输出或输入工作时，进液控制单元20通过控制至少一个存储单元10的冷却液入口11开启，出液控制单元30控制该部分存储单元10的冷却液出口12关闭，使得冷却液仅能通入液入口开启的存储单元10，且由于出液控制单元30通过控制至少一个冷却液入口11关闭的存储单元10的冷却液出口12开启，使得冷却液将通过另外的存储单元10通出，由于冷却液的通入和通出分别通过不同的储存单元进行，进而可将输送的冷却液隔断，实现冷却液的绝缘。

本实施例中，在进行冷却液的输送过程中，其中一部分存储单元10接收冷却液，另一部分存储单元10释放冷却液，进而将冷却液输入和输出进行隔断，实现冷却液的绝缘输送，接收冷却液的存储单元10储存一定量的冷却液，或者释放冷却液的存储单元10的冷却液量过少时，用于接收冷却液的存储单元10开始释放冷却液，用于释放冷却液的存储单元10开始接收冷却液，实现冷却液的不间断输送，同时控制两部分存储单元10内的冷却液量的平衡，保持系统的稳定。

可以理解的，存储单元10可以为能够实现冷却液存储的任意结构，进液控制单元20和出液控制单元30可以为设置于存储单元10的冷却液入口11和冷却液出口12的阀体结构，或者为设置于冷却液的供给单元和接收单元的阀门结构。

本实施例中，如图1所示，以设置两个存储单元10为例，两个存储单元10分别为第一存储罐13和第二存储罐14，进液支管、进液控制阀、出液支管和出液控制阀均为两个，第一进液支管22连接于第一存储罐13的冷却液入口11，第二进液支管23连接于第二存储罐14的冷却液入口11，第一出液支管32连接于第一存储罐13的冷却液出口12，第二出液支管33连接于第二存储罐14的冷却液出口12，第一进液控制阀24和第二进液控制阀25分别装设于第一进液支管22和第二进液支管23，第一出液控制阀34和第二出液控制阀35分别装设于第一出液支管32和第二出液支管33。

在绝缘装置投入使用前，第一存储罐13和第二存储罐14的冷却液液面高度均不超过连接通道16，第一进液控制阀24、第二进液控制阀25、第一出液控制阀34和第二出液控制阀35均保持关闭状态。

在燃料电池系统冷却子系统开始运行时，依次开启第二出液控制阀35、第一进液控制阀24,并保持第二进液控制阀25、第一出液控制阀34关闭，第一存储罐13液面上升，第二存储罐14液面下降。

当第二存储罐14液面下降到一定高度时，依次执行关闭第一进液控制阀24、开启第一出液控制阀34、关闭第二出液控制阀35、开启第二进液控制阀25，并保证四个阀门的动作依次且不可同时进行。此过程第二存储罐14液面上升，第一存储罐13液面下降。

当第一存储罐13液面下降到一定高度时，依次执行关闭第二进液控制阀25、开启第二出液控制阀35、关闭第一出液控制阀34、开启第一进液控制阀24，并保证四个阀门的动作依次且不可同时进行。此过程第一存储罐13液面上升，第二存储罐14液面下降。

在工作期间循环执行上述步骤，并调控阀门的开度以控制液体的流量，使第一存储罐13与第二存储罐14的液面不淹没连接通道16，也不完全放空，避免出现断流。

在完成工作后，依次关闭第一进液控制阀24、第二进液控制阀25、第一出液控制阀34、第二出液控制阀35。

为达到上述技术目的，如图3所示，本发明的技术方案还提供一种燃料电池发电系统，包括发电模块40、以及所述的绝缘装置50。

具体地，发电系统通过在发电模块40设置绝缘装置50，可实现发电模块40输送的冷却液的隔断输送，实现冷却液的绝缘，提升燃料电池发电系统的绝缘阻值，进而有效提升发电系统的安全性能。

在其中的一个实施例中，如图3所示，所述发电模块40设置有冷却液进液管41和冷却液出液管42，所述绝缘装置50设置有两组，其中一组所述绝缘装置50与所述冷却液进液管41连接，用于对进入所述发电模块40的冷却液绝缘，另一组所述绝缘装置50与所述冷却液出液管42连接，用于对从所述发电模块40通出的所述冷却液出液管42绝缘。具体地，通过设置两组绝缘装置50，其中一组设置于冷却液进液管41，可实现进入发电模块40的冷却液的绝缘，另一组设置于冷却液出液管42，可实现对从发电模块40通出的冷却液的绝缘，通过在冷却液的通入方向和通出方向均设置绝缘装置，可进一步提升发电系统的安全性能。

本实施例中，两组发电模块40需同时开启或关闭，并配合运行，以使发电系统内流过电堆的流体不出现断流，使电堆与外界正常换热；同时又使冷却液不形成导电的连续液流。

在其中的一个实施例中，如图3所示，燃料电池发电系统还包括冷却模块60，两组绝缘装置50均与所述冷却模块60连接。具体地，经绝缘装置50绝缘通出的冷却液需可通入冷却模块60进一步冷却，经冷却后的冷却液然后在另一组绝缘装置50的绝缘输送下进入发电模块40供发电模块40使用，使得发电模块40、绝缘装置50和冷却模块60形成冷却液的绝缘循环输送，实现冷却液与冷却液之外部分的绝缘，提高燃料电池发电系统的绝缘阻值和电气安全性能。

在其中的一个实施例中，如图3所示，燃料电池发电系统还包括循环模块70，所述循环模块70的一端与所述冷却液进液管41连通，所述循环模块70的另一端与所述冷却液出液管42连通，用于驱动所述冷却液出液管42的冷却液进入所述冷却液进液管41。具体地，通过循环模块70的设置，使得从发电模块40通出的冷却液可直接通过循环模块70的驱动再次进入到发电模块40，无需经过绝缘装置50通出，进而形成冷却液的循环。

在其中的一个实施例中，如图3所示，所述循环模块70包括冷却循环管71、三通阀72、驱动泵73和加热器74，所述三通阀72装设于所述冷却液出液管42，所述冷却循环管71的一端与所述三通阀72连通，所述冷却循环管71的另一端与所述冷却液进液管41连通，所述驱动泵73连接于所述冷却液进液管41，所述加热器74连接于所述冷却循环管71，用于加热所述冷却循环管71的冷却液。具体地，当冷却液出液管42的冷却液温度过低时，三通阀72与冷却液出液管42和冷却循环管71连接的阀门的开启，使冷却液通过驱动泵73的驱动，经冷却循环管71和冷却液进液管41进入发电模块40，进而实现冷却液的循环，冷却液流经冷却循环管71时，可经加热器74加热，以提升冷却液的温度，避免进入发电模块40的温度过低，影响发电模块40的正常工作，当冷却液出液管42的冷却液温度过高时，冷却液则直接通入绝缘装置50，进而避免高温冷却液再次进入发电模块40，最终将发电模块40的温度控制在合适范围内。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种绝缘装置，其特征在于，包括：

至少两个存储单元，各所述存储单元均设置有冷却液入口和冷却液出口；

进液控制单元，与各所述冷却液入口连接，用于控制至少一个所述存储单元的所述冷却液入口开启，其他各所述存储单元的所述冷却液入口关闭；

出液控制单元，与各所述冷却液出口连接，用于控制所述冷却液入口开启的各所述存储单元的冷却液出口关闭，以及至少一个所述冷却液入口关闭的所述存储单元的冷却液出口开启。

2.根据权利要求1所述的绝缘装置，其特征在于，各所述存储单元的内部设置有储存腔，所述冷却液入口和所述冷却液出口均与所述储存腔连通，各所述存储单元的所述储存腔通过连接通道连通。

3.根据权利要求1所述的绝缘装置，其特征在于，所述进液控制单元包括进液总管、若干进液支管和若干进液控制阀，各所述进液支管的一端分别与各所述存储单元的所述冷却液入口连通，各所述进液支管的另一端与所述进液总管连通，各所述进液控制阀分别装设于各所述进液支管，用于控制各所述进液支管的通断。

4.根据权利要求1所述的绝缘装置，其特征在于，所述出液控制单元包括出液总管、若干出液支管和若干出液控制阀，各所述出液支管的一端分别与各所述存储单元的所述冷却液入口连通，各所述出液支管的另一端与所述出液总管连通，各所述出液控制阀分别装设于各所述出液支管，用于控制各所述出液支管的通断。

5.一种冷却液绝缘方法，其特征在于，通过权利要求1~4任一项所述的绝缘装置执行，包括以下步骤：

进液控制单元控制至少一个存储单元的冷却液入口开启，并控制其他存储单元的冷却液入口关闭，使冷却液通入所述液入口开启的所述存储单元；

出液控制单元控制所述冷却液入口开启的各所述存储单元的冷却液出口关闭，并控制至少一个所述冷却液入口关闭的所述存储单元的冷却液出口开启，使冷却液从所述冷却液出口开启的所述存储单元通出。

6.一种燃料电池发电系统，其特征在于，包括发电模块、以及权利要求1~4任一项所述的绝缘装置。

7.根据权利要求6所述的燃料电池发电系统，其特征在于，所述发电模块设置有冷却液进液管和冷却液出液管，所述绝缘装置设置有两组，其中一组所述绝缘装置与所述冷却液进液管连接，用于对进入所述发电模块的冷却液绝缘，另一组所述绝缘装置与所述冷却液出液管连接，用于对从所述发电模块通出的所述冷却液出液管绝缘。

8.根据权利要求7所述的燃料电池发电系统，其特征在于，还包括冷却模块，两组所述绝缘装置均与所述冷却模块连接。

9.根据权利要求7所述的燃料电池发电系统，其特征在于，还包括循环模块，所述循环模块的一端与所述冷却液进液管连通，所述循环模块的另一端与所述冷却液出液管连通，用于驱动所述冷却液出液管的冷却液进入所述冷却液进液管。

10.根据权利要求9所述的燃料电池发电系统，其特征在于，所述循环模块包括冷却循环管、三通阀、驱动泵和加热器，所述三通阀装设于所述冷却液出液管，所述冷却循环管的一端与所述三通阀连通，所述冷却循环管的另一端与所述冷却液进液管连通，所述驱动泵连接于所述冷却液进液管，所述加热器连接于所述冷却循环管，用于加热所述冷却循环管的冷却液。