[发明专利]用于冷却燃料电池的增压空气的冷却方法和系统以及三流体增压空气冷却器

权利要求书

1.一种用于冷却燃料电池系统中的加压阴极空气气流的冷却方法，所述燃料电池系统包括燃料电池堆、包括气－气增压空气冷却器的第一增压空气冷却器、气－气湿度调节器以及第二增压空气冷却器，其中，所述冷却方法包括：

(a)提供具有第一温度T₁的加压阴极空气气流；

(b)使所述加压阴极空气气流通过所述第一增压空气冷却器并与来自所述燃料电池堆的阴极废气流发生热交换，其中，在所述第一增压空气冷却器进口处，所述阴极废气流具有第二温度T₂，并且在所述第一增压空气冷却器出口处，所述加压阴极空气气流被冷却至第三温度T₃；

(c)使所述加压阴极空气气流通过所述第二增压空气冷却器，并与液体冷却剂或气体冷却剂发生热交换，所述液体冷却剂或气体冷却剂在所述第二增压空气冷却器的冷却剂进口处具有第四温度T₄，其中，在所述第二增压空气冷却器出口处，所述加压阴极空气气流被冷却至第五温度T₅；

(d)使所述加压阴极空气气流以及所述阴极废气流通过所述气－气湿度调节器，其中，在所述湿度调节器中，水蒸气从阴极废气流转移给加压阴极空气气流；以及

(e)将所述加压阴极空气气流运送至所述燃料电池堆的阴极空气进口；

其中，所述阴极废气流在通过所述第一增压空气冷却器之前穿过所述气－气湿度调节器，因而，所述阴极废气流以其在所述气－气湿度调节器的进口处所处的略升高的第六温度T₆进入所述湿度调节器，并且被以所述第五温度T₅进入所述湿度调节器的所述加压阴极空气气流略微冷却；

且其中，所述加压阴极空气气流在通过所述第二增压空气冷却器之后并且在进入所述燃料电池堆的阴极空气进口之前通过所述气－气湿度调节器。

2.如权利要求1所述的方法，其中，在正常操作状态下T₂<T₃<T₁。

3.如权利要求1所述的方法，其中，在正常操作状态下T₄<T₅<T₃。

4.如权利要求1所述的方法，其中，在所述气－气湿度调节器的出口处，所述加压阴极空气气流处于第七温度T₇，其中，在正常操作状态下T₅<T₇<T₆。

5.如权利要求4所述的方法，其中，在正常操作状态下T₂<T₆。

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述第二增压空气冷却器是液－气增压空气冷却器，且其中，所述液体冷却剂从燃料电池系统内的一个或多个其他热源吸收热。

7.如权利要求1所述的方法，其中，通过所述第一增压空气冷却器从所述加压阴极空气气流移除的热能的量大于通过所述第二增压空气冷却器从所述加压阴极空气气流移除的热能的量。