CN220272522U - 一种发电设备与供氢设备集成的热管理系统 - Google Patents
一种发电设备与供氢设备集成的热管理系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN220272522U CN220272522U CN202321894195.XU CN202321894195U CN220272522U CN 220272522 U CN220272522 U CN 220272522U CN 202321894195 U CN202321894195 U CN 202321894195U CN 220272522 U CN220272522 U CN 220272522U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power generation
- hydrogen supply
- supply equipment
- generation equipment
- pipeline
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 150
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 150
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 147
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims abstract description 75
- 230000010354 integration Effects 0.000 title description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 71
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims abstract description 39
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 45
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 13
- 150000002736 metal compounds Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 3
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 abstract description 4
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 38
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000004681 metal hydrides Chemical class 0.000 description 5
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种发电设备与供氢设备集成的热管理系统，包括发电设备、供氢设备、散热管路和加热管路，换热器；所述换热器设置于发电设备与供氢设备之间，用于将散热管路中的热量交换给加热管路，所述散热管路用于为发电设备散热，所述加热管路用于为供氢设备加热；并在散热管路和加热管路分别设置第一控制阀和第二控制阀。本实用新型将散热管路与加热管路通过换热器耦合，在散热管路与加热管路各自独立运行的条件下，实现了系统的余热高效利用，节约了能量，降低了成本；第一控制阀与第二控制阀精准调节冷却液的流量比例，提高供氢设备和发电设备效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种发电设备的热管理技术领域，尤其涉及一种固态储氢与发电设备系统的热管理系统。
背景技术
目前，氢能全产业链包含制氢、氢能储存运输和氢能利用三个关键环节。找到安全、经济、高效、可行的储运模式，是氢能全生命周期应用的关键。氢能储运包括氢气的储存以及氢能源的运输。
对储氢技术要求是安全、大容量、低成本以及取用方便。目前，储存氢气的方法主要分为低温液态储氢、高压气态储氢、固态储氢。低温液态储氢是先将氢气液化，然后储存在低温绝热真空容器中，该方法单位体积储氢密度大，安全性相对较好，但是需要维持极低的温度，所以需要能耗较大，成本高，操作条件苛刻。高压气态储氢技术比较成熟，是目前我国最常用的储氢技术，该方法技术成熟、结构简单、充放氢速度快，成本及能耗低，但是体积储氢密度低，安全性能较差。目前主要应用：普通钢瓶，少量储存；轻质高压储氢罐，多用于氢燃料电池。
固态储氢技术是利用氢气与固态储氢材料的反应来实现氢气的储存，金属氢化物储氢是目前最有希望且发展较快的固态储氢方式，金属氢化物储氢即利用金属氢化物储氢材料来储存和释放氢气。与其他储氢方式相比，储氢体积密度大、操作容易、运输方便、成本低、安全性好、可逆循环好。
固态储氢材料吸收氢气、释放氢气的过程是化学反应过程，即吸收氢气时需要放热，释放氢气时需要吸热。当固态储氢吸氢放热时，若放出的热量不能及时冷却，吸氢速率会下降直至停止吸氢；相反，当固态储氢放氢吸热时，若不能及时为固态储氢材料加热以供给所需热量，放氢速率会下降直至停止放氢。
中国发明专利CN 115295823 A公布了一种固态储氢与燃料电池集成的综合热管理系统，包括燃料电池、固态储氢装置和循环回路装置；燃料电池的出水口通过循环回路装置连通于固态储氢装置的进水口；固态储氢装置的出水口通过循环回路装置连通于燃料电池的进水口；循环回路装置用于将燃料电池发电所产生的热量携带并输送至固态储氢装置以使固态储氢装置内的固态储氢材料升温并产生氢气，再由固态储氢装置流出并经冷却后流入燃料电池从而降低燃料电池的温度。本发明将燃料电池和金属氢化物储氢罐通过一个共同的水循环回路进行热整合，实现燃料电池系统余热的回收利用，避免了对金属氢化物使用外部加热器的必要性，提高了系统的整体效率。
实用新型内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种发电设备的冷却管路和供氢设备的加热管路耦合的系统。
为了实现上述的目的，本实用新型所采用的技术方案如下：
一种发电设备与供氢设备集成的热管理系统，包括发电设备、供氢设备、第一散热管路和第一加热管路，所述第一散热管路用于为发电设备散热，所述第一加热管路用于为供氢设备加热；还包括换热器，所述换热器设置于发电设备与供氢设备之间，用于将第一散热管路中的热量交换给第一加热管路；
进一步的，所述换热器一侧设置于第一散热管路上，所述换热器另一侧设置于第一加热管路上。
进一步的，所述发电设备为氢燃料电池系统。
进一步的，所述供氢设备为金属化合物储氢装置。
进一步的，所述的发电设备与供氢设备集成的热管理系统，还包括散热器和第二散热管路，第二散热管路与第一散热管路并联设置，所述散热器设置于第二散热管路上；所述散热器的进液口与发电设备出液口相连，所述散热器的出液口与发电设备进液口连接。
进一步的，发电设备与供氢设备集成的热管理系统，还包括第一控制阀，所述第一控制阀设置于发电设备的出液口与散热器的进液口之间，且所述第一控制阀与换热器连通。
进一步的，发电设备与供氢设备集成的热管理系统，还包括加热装置和第二加热管路，第二加热管路与第一加热管路并联设置，所述加热装置设置于第二加热管路上；所述加热装置的进液口与供氢设备出液口相连，所述加热装置的出液口与供氢设备进液口连接。
进一步的，发电设备与供氢设备集成的热管理系统，还包括第二控制阀，所述第二控制阀设置于供氢设备的出液口与加热装置的进液口之间，且所述第二控制阀与换热器连通。
进一步的，所述加热装置为PTC加热设备。
进一步的，所述第一加热管路与供氢设备的连接接口为快插接口。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型在发电设备的第一散热管路与供氢设备的第一加热管路之间设置了换热器，使得发电设备的高温冷却液与供氢设备的低温冷却液在换热器内进行热交换，发电设备的高温冷却液让供氢设备快速升温释放氢气，供氢设备在释放氢气时吸收热量，冷却液温度降低，经过换热器温度又升高，因此发电设备是供氢设备的加热器，供氢设备是发电设备的散热器，提高热管理系统集成度和能量效率，降低成本。
发电设备的散热管路上设置第一控制阀，供氢设备的加热管路上设置第二控制阀，所述第一控制阀控制发电设备的高温冷却液单独通过换热器，或同时通过散热器和换热器，并根据发电设备进口的温度传感器与供氢设备进出口的温度传感器数值，动态调节冷却液流向散热器和换热器的流量比例；第二控制阀控制供氢设备冷却液流向换热器，或同时流向换热器和加热装置的流量比例，并根据供氢设备进出口的温度传感器数值，动态调节冷却液流向加热装置和换热器的流量比例；减小供氢设备加热装置的功率需求和发电设备的散热器散热量需求。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图说明对本实用新型的技术方案进行清楚的描述，显然，所描述的实施例并不是本实用新型的全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“水平”、“左”、“右”、“前”、“后”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
如图1所示，本实用新型提供一种发电设备与供氢设备集成的热管理系统，包括：发电设备、供氢设备和换热器，所述换热器设置于发电设备与供氢设备之间。
所述发电设备采用氢燃料电池系统，有与自身电堆匹配的热管理管路、控制器件和水泵。所述供氢设备为金属化合物储氢装置，所述金属化合物储氢装置能够储存和释放氢气，其中储存氢气的状态为低温并放热，释放氢气状态为高温并吸热。
所述换热器的一侧与所述发电设备的出液口、进液口相连构成第一散热管路；所述换热器的另一侧与供氢设备的出液口、进液口相连构成第一加热管路。所述换热器与供氢设备的进液口之间设置水泵。
第一散热管路中的冷却液经过发电设备，温度升高，再经过换热器的热交换，冷却液的热量由第一加热管路中的冷却液带走，第一散热管路中冷却液温度降低，第一加热管路中的冷却液温度升高，换热器将第一散热管路的热量交换给第一加热管路，从而实现给供氢设备加热。
所述第一散热管路上并联设置第二散热管路，并在第二散热管路上设置散热器。所述散热器的进液口与发电设备出液口相连，所述散热器的出液口与发电设备进液口连接。另外在发电设备的出液口与散热器的进液口之间设置第一控制阀，且所述第一控制阀与换热器连通。
所述第一控制阀的控制策略一为：发电设备工作初期，第一控制阀控制发电设备的冷却液单独流向散热器或换热器，快速提高供氢设备的温度；所述第一控制阀的控制策略二为：发电设备工作中期及后期，冷却液同时流向散热器和换热器，并通过发电设备冷却液进口温度传感器数值及供氢设备冷却液进出口温度传感器，调节第一控制阀开度，控制冷却液到散热器和换热器的流量比例。
所述第一加热管路上并联设置第二加热管路，并在第二加热管路上设置加热装置。所述加热装置的进液口与供氢设备出液口相连，所述加热装置的出液口与供氢设备进液口连接。在供氢设备的出液口与加热装置的进液口之间设置第二控制阀，且所述第二控制阀与换热器连通。在供氢设备运行初期，所述加热装置加热供氢设备冷却液，并根据供氢设备冷却液进出口温度传感器数值确认加热装置是否关闭。
所述第二控制阀控制冷却液单独通过加热装置或换热器，或同时通过加热装置和换热器。
所述加热装置的出液口与水泵连通。所述加热装置为PTC加热设备。
所述供氢设备的加热管路与供氢设备的连接接口为快插接口，方便拆卸，提高安装效率。
整个系统的工作原理为：
将发电设备、换热器、供氢设备连接好，启动发电设备，发电设备运行，产生多余的热量，第一散热管路内的冷却液吸热，冷却液温度升高，冷却液流经换热器，热量被第一加热管路带走，流经发电设备的冷却液温度降低，达到给发电设备散热的目的，发电设备运行，冷却液升温，又进入第一散热管路，不断循环。流经供氢设备的第一加热管路内的冷却液通过换热器，冷却液温度升高，由水泵将升温的冷却液泵给供氢设备，加热供氢设备，供氢设备释放氢气吸收热量，冷却液温度降低，冷却液流经换热器，带走第一散热管路中的热量，加热供氢设备，不断循环。因此，发电设备是供氢设备的加热器，供氢设备是发电设备的散热器，发电设备的散热管路与供氢设备的加热管路通过换热器耦合。
将所述散热器、第一控制阀、加热装置、第二控制阀接入系统中，发电设备运行，产生多余的热量，使得冷却液的温度升高，温度升高的冷却液由第一控制阀控制单独通过换热器，或者同时流向散热器和换热器，所述冷却液的热量由换热器，或者散热器和换热器同时带走，冷却液的温度降低，回流至发电设备，不断循环；供氢设备的冷却液，通过第二控制阀单独通过换热器，或者同时通过换热器和加热装置，冷却液经过换热器温度升高，由水泵泵给供氢设备，加热供氢设备。发电设备运行初期，所述第一控制阀控制冷却液单独流向换热器或散热器，快速提高供氢设备的温度；发电设备工作中期及后期，第一控制阀控制冷却液同时流向散热器和换热器，并通过发电设备冷却液进口温度传感器数值及供氢设备冷却液进出口温度传感器，调节控制阀一开度，控制冷却液到散热器和换热器的流量比例。
以上技术特征构成了本实用新型的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要技术特征，来满足不同情况的需要。
最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本实用新型的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种发电设备与供氢设备集成的热管理系统，包括发电设备、供氢设备、第一散热管路和第一加热管路，所述第一散热管路用于为发电设备散热，所述第一加热管路用于为供氢设备加热；其特征在于：还包括换热器，所述换热器设置于发电设备与供氢设备之间，用于将第一散热管路中的热量交换给第一加热管路。
2.根据权利要求1所述的发电设备与供氢设备集成的热管理系统，其特征在于：所述换热器一侧设置于第一散热管路上，所述换热器另一侧设置于第一加热管路上。
3.根据权利要求1所述的发电设备与供氢设备集成的热管理系统，其特征在于：所述发电设备为氢燃料电池系统。
4.根据权利要求1所述的发电设备与供氢设备集成的热管理系统，其特征在于：所述供氢设备为金属化合物储氢装置。
5.根据权利要求1所述的发电设备与供氢设备集成的热管理系统，其特征在于：还包括散热器和第二散热管路，第二散热管路与第一散热管路并联设置，所述散热器设置于第二散热管路上；所述散热器的进液口与发电设备出液口相连，所述散热器的出液口与发电设备进液口连接。
6.根据权利要求5所述的发电设备与供氢设备集成的热管理系统，其特征在于：还包括第一控制阀，所述第一控制阀设置于发电设备的出液口与散热器的进液口之间，且所述第一控制阀与换热器连通。
7.根据权利要求5所述的发电设备与供氢设备集成的热管理系统，其特征在于：还包括加热装置和第二加热管路，第二加热管路与第一加热管路并联设置，所述加热装置设置于第二加热管路上；所述加热装置的进液口与供氢设备出液口相连，所述加热装置的出液口与供氢设备进液口连接。
8.根据权利要求7所述的发电设备与供氢设备集成的热管理系统，其特征在于：还包括第二控制阀，所述第二控制阀设置于供氢设备的出液口与加热装置的进液口之间，且所述第二控制阀与换热器连通。
9.根据权利要求7所述的发电设备与供氢设备集成的热管理系统，其特征在于：所述加热装置为PTC加热设备。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的发电设备与供氢设备集成的热管理系统，其特征在于：所述第一加热管路与供氢设备的连接接口为快插接口。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202321894195.XU CN220272522U (zh) | 2023-07-18 | 2023-07-18 | 一种发电设备与供氢设备集成的热管理系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202321894195.XU CN220272522U (zh) | 2023-07-18 | 2023-07-18 | 一种发电设备与供氢设备集成的热管理系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN220272522U true CN220272522U (zh) | 2023-12-29 |
Family
ID=89313386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202321894195.XU Active CN220272522U (zh) | 2023-07-18 | 2023-07-18 | 一种发电设备与供氢设备集成的热管理系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN220272522U (zh) |
-
2023
- 2023-07-18 CN CN202321894195.XU patent/CN220272522U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111648833B (zh) | 一种利用气体缓冲装置提升调频性能的液化空气储能系统 | |
| CN206040826U (zh) | 一种用于高空无人机燃料电池模块的热管理系统 | |
| CN103401004A (zh) | 空冷燃料电池系统及其耦合热控制方法 | |
| CN110400945A (zh) | 燃料电池余热回收系统、燃料电池汽车及其工作方法 | |
| WO2022028433A1 (zh) | 一种储能电池模组的热管式热管理装置及方法 | |
| CN210092225U (zh) | 燃料电池余热回收系统、燃料电池汽车 | |
| CN110165262A (zh) | 一种燃料电池尾气水分再利用的轻型固态储氢动力系统 | |
| CN117154132A (zh) | 一种金属固态储氢的热管理方法及其氢燃料电池系统、轨道交通车辆 | |
| CN114843549A (zh) | 固态储氢装置与燃料电池一体化电源系统及其使用方法 | |
| CN116190706A (zh) | 一种车载液氢气化供氢系统及其控制方法 | |
| CN117613304A (zh) | 面向超高质量储氢密度的多固态储氢材料耦合的氢电系统 | |
| CN118431522A (zh) | 一种固态储氢综合能源系统的热管理装置 | |
| CN117096402A (zh) | 一种利用尾气处理余热的固态储氢燃料电池系统 | |
| CN218385290U (zh) | 一种燃料电池相变强化散热系统 | |
| CN119844697A (zh) | 基于储氢与相变储热的双储双放系统及其热量调控方法 | |
| CN220272522U (zh) | 一种发电设备与供氢设备集成的热管理系统 | |
| CN119208657A (zh) | 一种水热管理系统、方法及燃料电池系统 | |
| CN220692070U (zh) | 一种可利用余热的固态储氢装置 | |
| CN118793994A (zh) | 一种用于太阳能光热电站的熔盐蒸汽发生系统 | |
| CN117841784A (zh) | 一种固态储氢燃料电池叉车系统及其热管理方法 | |
| CN217544669U (zh) | 一种一体化的储氢合金供氢燃料电池系统 | |
| CN117267610A (zh) | 一种油冷式固态储氢热管理系统及其控制方法 | |
| CN113587662B (zh) | 铝电解槽余热回收利用系统和电解铝系统 | |
| CN221766835U (zh) | 一种模块化储能系统 | |
| CN220228732U (zh) | 一种集成换热结构的固态储氢模块 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: Building 3, 6th Floor, Dianshan Lake Headquarters Base, No. 715 Yingshun Road, Qingpu District, Shanghai, 2017 Patentee after: Hydrogen Accumulator Energy Technology (Suzhou) Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: Building 3, 6th Floor, Dianshan Lake Headquarters Base, No. 715 Yingshun Road, Qingpu District, Shanghai, 2017 Patentee before: Hydrogen Semiconductor Energy Technology (Shanghai) Co.,Ltd. Country or region before: China |
|
| CP03 | Change of name, title or address |