本发明属于燃料电池
技术领域：
，涉及一种用于燃料电池的冷却循环回路。
背景技术：
：随着工业社会的进一步发展，环境问题日益突出，环境友好的氢储能技术得到了越来越多的关注。氢储能是化学储能的延伸，从其储能本质来讲，就是将水电解得到氢气和氧气，再将氢气储存以备后用；即，有电时利用电能电解水制氢储存，没有电时，利用储存的氢气转换电能输送。其中，涉及了从氢气的制取、存储、输送到转换的全产业链系列技术，而氢气转换技术作为关键一环，利用燃料电池的电能转换技术成为重中之重。目前，燃料电池技术在全世界科学技术人员的攻关下，已经进入产业化状态，但是仍然存在能量转化效率都不甚理想的问题。质子交换膜燃料电池的出现解决了以上问题，参见中国专利文献CN101587962A，该技术公开的质子交换膜燃料电池冷却系统包括传感机构、控制模块、执行机构和冷却机构，其中传感机构的输出端与控制模块的输入端相连接以传输传感信号，控制模块的输出端执行机构的输入端相连接，执行机构的输出端与冷却机构的输入端相连接，冷却机构的输出端与传感机构的输入端相连接。该系统通过温度传感器的设置能够将冷却液入口端和出口端的温度数值实时输送至控制模块，控制模块根据实时数据判断选择冷却路线，并通过执行机构控制三通阀的开启方向，从而在一定程度上实现了对温度一级误差波动的控制，该系统通过对温度误差波动的控制部分实现了对燃料电池能量转化效率的提高，但其仅从燃料电池温度控制角度分析而不能根据燃料电池的出口冷却液的温度分级选择冷却循环回路进行能量回收，能量转化效率还不甚理想。技术实现要素：为此，本发明针对现有技术的燃料电池模块不能根据燃料电池的出口冷却液的温度分级选择冷却循环回路能量转化效率还不甚理想的技术缺陷，从而提供一种用于燃料电池的冷却循环回路及燃料电池。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种用于燃料电池的冷却循环回路包括并联设置的第一循环回路和第二循环回路，所述第一循环回路上设置有热源液体冷却装置；所述第二循环回路上设置有换热装置。所述第二循环回路上还设置有散热装置。还包括回路选择装置，用于控制流出所述燃料电池的冷却液进入第一循环回路或第二循环回路。所述第二循环回路上还设有用于接收所述换热装置热量的第一储液箱。所述换热装置与所述储液箱之间设有第一循环泵。所述换热装置为板式换热器，所述换热器内设有热源液体通道，所述热源液体通道的外围布置有冷却循环液通道，以使冷却循环液通过第一循环泵流入所述第一储液箱。还包括与燃料电池相连的第二储液箱；所述第一循环回路和所述第二循环回路在所述第二储液箱的入口处汇合；所述回路选择装置通过第二循环泵与燃料电池相连。所述回路选择装置为节温器，所述散热装置为散热器。所述燃料电池热源液体出口处，所述第一储液箱内以及燃料电池热源液体入口处，分别对应设有第一温度传感器，第二温度传感器，第三温度传感器，所述第一温度传感器内设有温度检测装置和信号传输装置用于检测出口温度并传输给第二循环泵、节温器、换热器和散热器。包括上述的冷却循环回路的燃料电池。所述燃料电池选自质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池或高温固体氧化物燃料电池。一种利用上述冷却循环回路对燃料电池进行冷却的方法，包括，(1)设置第一温度阈值M1(2)当流出燃料电池的冷却液温度小于M1时，所述冷却液经第一循环回路返回所述燃料电池；(3)当流出燃料电池的冷却液温度大于M1时，所述冷却液经第二循环回路返回所述燃料电池。还设置有第二温度阈值M2，其中M1小于M2；当流出燃料电池的冷却液温度在M1和M2之间时，所述冷却液经所述换热装置冷却处理后返回燃料电池；当流出燃料电池的冷却液温度大于M2时，所述冷却液经所述换热装置和所述散热装置冷却处理后返回燃料电池。所述M1为50℃，所述M2为65℃。所述燃料电池选自质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池或高温固体氧化物燃料电池。本发明中的燃料电池包括但不限于质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池或高温固体氧化物燃料电池的一种或多种的组合。本发明与现有技术相比具有如下优点：1、本发明提供的用于燃料电池的冷却循环回路包括第一循环回路和第二循环回路，所述第一循环回路具有热源液体冷却装置用以净化以及冷却较低温度的热源液体，所述第二循环回路具有换热装置用以冷却稍高温度的热源液体。2、本发明提供的用于燃料电池的冷却循环回路中的第二循环回路设有散热装置与换热装置共同起作用，可冷却处理燃料电池的热源液体出口温度T1高于M2时的冷却循环液。3、本发明提供的用于燃料电池的冷却循环回路设有回路选择装置可以根据燃料电池内输出的热源液体的温度自动选择启动第一循环回路和第二循环回路。4、本发明提供的用于燃料电池的冷却循环回路中的换热装置为换热器，且所述第二循环回路还设有用于接收换热装置导出热量的第一储液箱。该冷却循环回路可以将燃料电池内输出的热源中的热转换出去以达到再次利用的目的，能量转化效率高。5、本发明提供的用于燃料电池的冷却循环回路中的第一循环回路设置的热源液体冷却装置可净化和冷却处理燃料电池的热源液体出口温度T1低于M1时的冷却循环液，或是少量的冷却循环液，可实现燃料电池的快速启动；并且工作中，热源液体循环一段时间后会有杂质，所述热源液体冷却装置可净化杂质并冷却热源液体，当热源液体为水时这个装置即为去离子柱。6、本发明提供的用于燃料电池的冷却循环回路中的换热器为板式换热器，所述换热器内设有热源通道，所述热源通道的外围布置有冷却循环液通道，冷却循环液通过第一循环泵流入所述第二热储液箱。用于将热源通道内的热的液体降温并将热量带入第一储液箱。7、本发明提供的用于燃料电池的冷却循环回路中的第二循环回路中所述换热器与所述第一储液箱中间设有第一循环泵，用于快速的冷却循环液泵入第一储液箱中。8、本发明提供的用于燃料电池的冷却循环工艺在所述温度传感器T1内设有温度检测装置和信号传输装置用于检测出口温度并传输给第二循环泵、节温器、换热器和散热器，从而实现对系统的冷却循环的控制。9、本发明提供的用于燃料电池的冷却循环回路通过设置热源液体冷却装置在不影响温度控制的情况下提高热源液体的纯度，延长燃料电池寿命。10、本发明提供的冷却循环回路在应用于燃料电池可保证燃料电池的稳定运行基础上，使得燃料电池的寿命从5000h提高到10000h～30000h。附图说明为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明冷却循环回路系统图；附图标记如下：1-节温器，2-热源液体冷却装置，3-换热器，4-第一储液箱，5-散热器，6-第一循环泵，7-第二储液箱，8-第二循环泵，9-燃料电池，10-第一温度传感器，11-第二温度传感器，12-第三温度传感器。具体实施方式下面结合附图对本发明进行说明。提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。说明：本发明中第一温度传感器显示的温度为T1，即燃料电池的热源液体出口温度，第二温度传感器显示的温度为T2，第三温度传感器显示的温度为T3。并设有两个温度阈值，分别为M1和M2，M1为燃料电池低温报警温度点；M2为燃料电池高温报警温度点。本发明提供的用于燃料电池的冷却循环回路在工作时，当T1＜M1时，第二循环泵启动并以最低速度运行，第一循环泵不启动，循环的热源液体经节温器进入第一循环冷却回路，能够实现电池尽快升温，并且维持热源液体质量；当M1＜T1≤M2但时，热源液体通过第二循环回路，散热器不启动，只通过换热器进行换热，并根据燃料电池热源液体进口温度T3和换热循环第二储液箱内的热源液体温度T2对第二循环泵和第一循环泵进行调速，保证温度T3在燃料电池的允许范围内；当T1＞M2时，热源液体通过第二循环回路控制热源液体温度，在通过第二循环回路的换热器后，启动散热器，对循环的热源液体进一步强制散热，并根据燃料电池热源液体进口温度T3和换热循环第二储液箱内的热源液体温度对第二循环泵和第一循环泵进行调速，保证温度T3在燃料电池的允许范围内。M1与M2的具体数值可以根据实际过程中燃料电池实际情况进行选择。本发明中的燃料电池包括但不限于质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池或高温固体氧化物燃料电池的一种或多种的组合。实施例1本实施提供了一种用于燃料电池的冷却循环回路，如图1所示，本发明提供的用于燃料电池9的冷却循环回路，包括并联设置的第一循环回路和第二循环回路，所述第一循环回路上设置有热源液体冷却装置2；所述第二循环回路上设置有换热装置。该技术方案可以根据燃料电池内输出的热源液体的温度选择启动第一循环回路或第二循环回路，换热装置可以将燃料电池内输出的热源中的热转换出去以达到再次利用的目的，能量转化效率高。所述第二循环回路上还设置有散热装置。所述散热装置与换热装置可共同起作用，可冷却处理燃料电池9的热源液体出口温度T1高于M2时的热源液体，或是大量的热源液体。所述热源液体冷却装置2可冷却处理燃料电池的热源液体出口温度T1低于M1时的冷却循环液，或是少量的冷却循环液，可实现燃料电池的快速启动；并且工作中，热源液体循环一段时间后会有杂质，所述热源液体冷却装置2又起到净化的作用，本发明中当热源液体为水时这个装置即为去离子柱。还包括回路选择装置，用于控制流出所述燃料电池的冷却液进入第一循环回路或第二循环回路，所述第一储液箱4用于接收换热装置导出热量，从而传导出去以备不时之需，所述的第二循环回路可冷却处理燃料电池9的热源液体出口温度T1高于M1而同时低于M2时的热源液体，或是大量的热源液体。所述换热装置与所述第一储液箱之间设有第一循环泵6，用于快速的冷却循环液泵入第一储液箱4中。所述换热装置为板式换热器3，所述换热器3内设有热源液体通道，所述热源液体通道的外围布置有冷却循环液通道，以使冷却循环液通过第一循环泵6流入所述第一储液箱4。用于将热源液体通道内的热的液体降温并将热量带入第一储液箱4。还包括与燃料电池相连的第二储液箱7；所述第一循环回路和所述第二循环回路在第二储液箱7的入口处汇合；所述回路选择装置通过第二循环泵8与燃料电池9相连。所述回路选择装置为节温器1，所述散热装置为散热器5。所述燃料电池9热源液体出口处，所述第一储液箱4内以及燃料电池热源液体入口处，分别对应设有第一温度传感器10，第二温度传感器11，第三温度传感器12，所述第一温度传感器10内设有温度检测装置和信号传输装置用于检测出口温度并传输给第二循环泵8、节温器1、换热器3和散热器5。本发明燃料电池9的冷却循环回路通过增设热源液体冷却装置2在不影响温度控制的情况下提高热源液体的纯度，延长燃料电池寿命。本实施例中的第二循环回路中，大部分的循环热源液体通过板式换热器3和鼓风散热器5降温后回到第二储液箱7，即大部分循环热源液体通过节点1～节点4～节点5～节点3到达第二储液箱7，启用散热器5；小部分循环热源液体通过节点1～节点4～节点5～节点3到达第二储液箱7，不启用散热器5；极小部分循环热源液体通过节点1～节点2～节点3到达第二储液箱7。本发明的冷却循环回路在应用于燃料电池9可保证燃料电池9的稳定运行基础上，使得燃料电池9的寿命从5000h提高到10000h～30000h。实施例2使用本发明冷却循环回路的固定式质子交换膜燃料电池该实施例使用一个10kW水冷质子交换膜燃料电池堆，单电池节数为120节。首先，使用氮气对气体管道进行吹扫。然后为燃料电池两极分别供应氢气和空气，启动燃料电池及其辅机(包括循环泵)。接下来检测燃料电池的出水口温度T1、换热循环水温度T2和燃料电池进水口温度T3。当温度T1低于50℃时，启动第二循环泵，不启动第一循环泵和散热器的风扇。当温度T1高于50℃时且小于65℃时，启动第一循环泵，但不启动散热器，随着温度T1的逐渐升高，第一循环泵的速度也逐渐增加。当温度T1高于65℃时，启动第一循环泵并启动散热器，当温度T1低于61℃时，关闭散热器。实施例3使用本发明冷却循环回路的直接甲醇燃料电池该实施例使用一个5kW水冷直接甲醇燃料电池堆，单电池节数为60节。首先，使用氮气对气体管道进行吹扫。然后为燃料电池两极分别供应甲醇和空气，启动燃料电池及其辅机(包括循环泵)。接下来检测燃料电池的出水口温度T1、换热循环水温度T2和燃料电池进水口温度T3。当温度T1低于120℃时启动第二循环泵，不启动第一循环泵和散热器的风扇。当温度T1高于120℃时且小于135℃时，启动第一循环泵，但不启动散热器，随着温度T1的逐渐升高，第一循环泵的速度也逐渐增加。当温度T1高于135℃时，启动第一循环泵并启动散热器，当温度T1低于130℃时，关闭散热器。实施例4使用本发明冷却循环回路的高温固体氧化物燃料电池该实施例使用一个30kW高温固体氧化物燃料电池堆，单电池节数为350节。首先，使用氮气对气体管道进行吹扫。然后为燃料电池两极分别供应氢气和空气，启动燃料电池及其辅机(包括循环泵)。接下来检测燃料电池的出水口温度T1、换热循环水温度T2和燃料电池进水口温度T3。当温度T1低于800℃时，启动第二循环泵，不启动第一循环泵和散热器的风扇。当温度T1高于800℃时且小于830℃时，启动第一循环泵，但不启动散热器，随着温度T1的逐渐升高，第一循环泵的速度也逐渐增加。当温度T1高于830℃时，启动第一循环泵并启动散热器，当温度T1低于820℃时，关闭散热器。测试例实施例2-4的采用本发明冷却循环回路的燃料电池的效果验证对比例1为中国专利文献CN101587962A公开的冷却系统的质子交换膜燃料电池；对比例2为现有技术普通的燃料电池实施例运行的稳定性电池寿命能量转化率2稳定3000085％3稳定2000080％4稳定1500098％对比例1稳定8000h60％对比例2不稳定5000h45％显然以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 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