本发明涉及燃料电池、环路热管及热管理，具体涉及一种用于燃料重整制氢发电的自驱动热管理系统及方法。
背景技术：
1、燃料电池被认为是一种新型能源转换技术，可以将储存在燃料中的化学能通过电化学反应转化为电能和热能，能量转换效率高。在此基础上，重整制氢发电技术可采用汽柴油以及各种醇类、烃类等燃料，通过将液体燃料重整制氢反应与燃料电池高效发电过程一体化解决氢源问题，具有广泛的应用前景。
2、目前用于燃料重整制氢发电的热管理系统组件数量多，结构复杂，寄生能耗大。一方面，燃料电池电堆是一个先用热后产热的组件，预热阶段需要加热器加热，运行阶段又需要散热器冷却，加热器、散热器以及驱动传热介质的泵均需要消耗额外的电能。另一方面，常规传热介质一般选用导热油，在工作时需充满整个热管理系统管路，还需设置缓冲罐以解决其温度变化带来的体积膨胀，造成系统重量和体积的大幅增加，此外导热油换热过程中必须伴随温度的变化，导致燃料电池电堆运行时的温度均一性差。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种用于燃料重整制氢发电的自驱动热管理系统，所述热管理系统为燃料重整制氢发电装置提供热管理，其包含燃料介质系统和传热介质系统；所述燃料介质系统包括：燃料蒸发室，用于接收热量将燃料蒸发为气态；燃料重整燃烧室，用于实现燃料的重整和燃烧；所述燃料蒸发室和燃料重整燃烧室之间，燃料重整燃烧室和燃料电池电堆之间，均采用燃料管道连接实现燃料介质的流动；所述传热介质系统包括：冷凝段，设置于燃料蒸发室中，可与燃料蒸发室进行热量交换；换热段，设置于燃料电池电堆中，可与燃料电池电堆进行热量交换；蒸发段，设置于燃料重整燃烧室中，可与燃料重整燃烧室进行热量交换；所述冷凝段、换热段、蒸发段两两之间采用环路热管连接实现传热介质的流动，所述传热介质系统通过传热介质对所述燃料介质系统进行热量交换。
2、优选地，所述传热介质系统还包括：第一三通阀、第二三通阀；所述第一三通阀包括第一三通阀口、第二三通阀口、第三三通阀口；其中，第一三通阀口与冷凝段连接，第二三通阀口与换热段连接，第三三通阀口与蒸发段连接；所述第二三通阀包括第四三通阀口、第五三通阀口、第六三通阀口；其中，第四三通阀口与冷凝段连接，第五三通阀口与换热段连接，第六三通阀口与蒸发段连接；通过调节第一三通阀口、第二三通阀口、第三三通阀口、第四三通阀口、第五三通阀口、第六三通阀口的通断，使得热管理系统对应形成预热阶段、初始启动阶段和稳定运行阶段的三种模式。
3、优选地，所述传热介质系统还包括：设置于燃料电池电堆上的传热介质低出入口和传热介质高出入口；其中，传热介质低出入口一侧与换热端连接，另一侧与第五三通阀口连接；传热介质高出入口一侧与换热段连接，另一侧与第二三通阀口连接。
4、优选地，所述传热介质系统还包括：第一单向阀和第二单向阀；所述第一单向阀设置于蒸发段与第六三通阀口之间的环路热管上，其导通时的流通方位为朝向蒸发段；所述第二单向阀设置于冷凝段与第四三通阀口之间的环路热管上，其导通时的流通方位为朝向第四三通阀口。
5、优选地，所述燃料介质系统还包括：燃料储罐，用于储存燃料；燃料泵，一端与燃料储罐连接，另一端与燃料蒸发室连接，用于为燃料在燃料燃烧介质系统中的流动提供动力。
6、优选地，所述燃料介质系统还包括：重整气入口与重整气出口，设置于燃料电池电堆。
7、优选地，所述燃料重整燃烧室内设置有互相不连通的燃烧室与重整室；所述燃烧室入口与燃料蒸发室连接；所述重整室入口与燃料蒸发室连接，出口通过重整气入口与燃料电池电堆连接；所述燃料电池电堆上的重整气出口通过燃料管路与燃烧室的入口连接。
8、优选地，将第二三通阀口、第三三通阀口、第五三通阀口、第六三通阀口打开，将第一三通阀口、第四三通阀口关闭，切换至预加热阶段；传热介质系统由蒸发段、第三三通阀口、第二三通阀口、传热介质高出入口、换热段、传热介质低出入口、第五三通阀口、第六三通阀口、第一单向阀依次连接，形成闭合回路；燃料介质系统由燃料储罐、燃料泵、燃料蒸发室、燃烧室依次通过燃料管路连接。
9、优选地，将第一三通阀口、第三三通阀口、第四三通阀口、第六三通阀口打开，将第二三通阀口、第五三通阀口关闭，切换至初始启动阶段；传热介质系统由蒸发段、第三三通阀口、第一三通阀口、冷凝段、第二单向阀、第四三通阀口、第六三通阀口、第一单向阀依次连接，形成闭合回路；燃料介质系统由燃料储罐、燃料泵、燃料蒸发室、燃料重整燃烧室、重整气入口、燃料电池电堆、重整气出口依次连接；其中，重整气出口还通过管路与燃烧室连接。
10、优选地，将第一三通阀口、第二三通阀口、第四三通阀口、第五三通阀口打开，第三三通阀口、第六三通阀口关闭，切换至稳定运行阶段；传热介质系统由换热段、传热介质高出入口，第二三通阀口、第一三通阀口、冷凝段、第二单向阀、第四三通阀口、第五三通阀口、传热介质低出入口依次连接，形成闭合回路；燃料介质系统由燃料储罐、燃料泵、燃料蒸发室、重整室、重整气入口、燃料电池电堆、重整气出口、燃烧室依次连接。
11、本发明的有益效果：
12、(1)自驱动热管理系统采用重力驱动环路热管将产热组件(燃烧室)、用热组件(蒸发室)、先用热后产热组件(燃料电池电堆)连接在一起，通过管路切换实现燃料重整制氢发电装置不同阶段的热管理需求。工作过程中无需采用泵组件驱动循环，也无需加热器提供额外的热量，简化了系统结构，减少了系统寄生能耗，提高了系统的能量利用效率。
13、(2)自驱动热管理系统采用相变传热技术，相变时的换热系数远高于传统导热油，且在换热过程中温度始终保持不变，可以减小系统的质量和体积，提高电堆内部的温度均一性。
1.一种用于燃料重整制氢发电的自驱动热管理系统，其特征在于，所述热管理系统为燃料重整制氢发电装置提供热管理，其包含燃料介质系统和传热介质系统；
2.根据权利要求1所述的一种用于燃料重整制氢发电的自驱动热管理系统，其特征在于，所述传热介质系统还包括：第一三通阀(71)、第二三通阀(72)；
3.根据权利要求2所述的一种用于燃料重整制氢发电的自驱动热管理系统，其特征在于，所述传热介质系统还包括：设置于燃料电池电堆(5)上的传热介质低出入口(51)和传热介质高出入口(52)；
4.根据权利要求2所述的一种用于燃料重整制氢发电的自驱动热管理系统，其特征在于，所述传热介质系统还包括：第一单向阀(61)和第二单向阀(62)；
5.根据权利要求4所述的一种用于燃料重整制氢发电的自驱动热管理系统，其特征在于，所述燃料介质系统还包括：
6.根据权利要求5所述的一种用于燃料重整制氢发电的自驱动热管理系统，其特征在于，所述燃料介质系统还包括：重整气入口(53)与重整气出口(54)，设置于燃料电池电堆(5)。
7.根据权利要求6所述的一种用于燃料重整制氢发电的自驱动热管理系统，其特征在于，所述燃料重整燃烧室(4)内设置有互相不连通的燃烧室(41)与重整室(42)；
8.根据权利要求7所述的一种用于燃料重整制氢发电的自驱动热管理系统，其特征在于，将第二三通阀口(712)、第三三通阀口(713)、第五三通阀口(722)、第六三通阀口(723)打开，将第一三通阀口(711)、第四三通阀口(721)关闭，切换至预加热阶段；
9.根据权利要求7所述的一种用于燃料重整制氢发电的自驱动热管理系统，其特征在于，将第一三通阀口(711)、第三三通阀口(713)、第四三通阀口(721)、第六三通阀口(723)打开，将第二三通阀口(712)、第五三通阀口(722)关闭，切换至初始启动阶段；
10.根据权利要求7所述的一种用于燃料重整制氢发电的自驱动热管理系统，其特征在于，将第一三通阀口(711)、第二三通阀口(712)、第四三通阀口(721)、第五三通阀口(722)打开，第三三通阀口(713)、第六三通阀口(723)关闭，切换至稳定运行阶段；
