[发明专利]冷却和加湿装置和具有冷却和加湿装置的燃料电池系统

说明书

本发明涉及冷却和加湿装置和具有冷却和加湿装置的燃料电池系统。冷却和加湿装置包括冷却部、加湿部及外壳，冷却部包括：冷却剂流路；第一阴极气体流路；及分隔壁；加湿部包括：第二阴极气体流路；阴极废气流路；及可渗水构件；外壳包括阴极气体进口，其中可渗水构件具有在可渗水构件的内侧上限定第二阴极气体流路的管状形状，且管状形状的轴向方向与水平方向交叉且朝向冷却部延伸，或者可渗水构件具有在可渗水构件的一侧上限定第二阴极气体流路的平面形状，且平面形状的平表面与水平方向交叉并且朝向冷却部延伸，外壳包括定位在冷却部的竖直下方的下壁，且阴极气体进口定位在下壁的内表面的至少一部分的竖直上方及冷却部的竖直下方。

技术领域

本发明涉及一种冷却和加湿装置和一种具有该冷却和加湿装置的燃料电池系统。

背景技术

已知一种燃料电池系统，该燃料电池系统包括用于冷却将被供给到燃料电池的阴极气体的冷却器和用于加湿阴极气体的加湿器。例如，在日本未审专利申请公报第2008-108473号中，冷却器和加湿器彼此成一体，并且在阴极废气中包含的水分通过加湿器中的可渗水构件移到阴极侧，这将阴极气体加湿。

如果在冷凝水附着到这种可渗水构件的情况下燃料电池系统停止，则冷凝水可能根据外部空气温度在可渗水构件上结冰，这可能损坏可渗水构件。而且，阴极气体可能吹走这种冷凝水，这可能过度地加湿阴极气体。

发明内容

本发明的一个目的在于，提供一种改进从可渗水构件的排泄并且抑制阴极气体的过度加湿的冷却和加湿装置和一种具有该冷却和加湿装置的燃料电池系统。

通过一种冷却和加湿装置实现了以上目的，该冷却和加湿装置包括：冷却部，所述冷却部包括：冷却剂流路，冷却剂流过所述冷却剂流路；第一阴极气体流路，将被供给到燃料电池的阴极气体流过所述第一阴极气体流路；以及分隔壁，所述分隔壁使冷却剂流路与第一阴极气体流路分离，冷却部通过在阴极气体和冷却剂之间交换热来冷却阴极气体；加湿部，所述加湿部包括：第二阴极气体流路，阴极气体流过所述第二阴极气体流路；阴极废气流路，从燃料电池排出的阴极废气流过所述阴极废气流路；以及可渗水构件，所述可渗水构件使第二阴极气体流路与阴极废气流路分离，加湿部通过使用在阴极废气中包含的水分来加湿阴极气体；以及外壳，所述外壳包括与第一阴极气体流路连通的阴极气体进口，并且所述外壳容纳冷却部和加湿部，使得第一阴极气体流路和第二阴极气体流路彼此连通并且第二阴极气体流路被定位在第一阴极气体流路的竖直上方，其中，可渗水构件具有在所述可渗水构件的内侧上限定第二阴极气体流路的管状形状，并且所述管状形状的轴向方向与水平方向交叉并且朝向冷却部延伸，或者可渗水构件具有在所述可渗水构件的一侧上限定第二阴极气体流路的平面形状，并且所述平面形状的平表面与水平方向交叉并且朝向冷却部延伸，所述外壳包括被定位在冷却部的竖直下方的下壁，并且阴极气体进口被定位在下壁的内表面的至少一部分的竖直上方以及冷却部的竖直下方。

利用以上构造，在第二阴极气体流路中产生的冷凝水通过重力从可渗水构件滴落到冷却部，由此改进从可渗水构件的排泄。而且，利用以上构造，冷凝水从可渗水构件通过第一阴极气体流路滴落在下壁的内表面上。因为阴极气体被从下壁的内表面的至少一部分处的竖直上方引入外壳中，所以防止了阴极气体吹走停留在下壁的内表面上的冷凝水。因此，抑制了阴极气体的过度加湿。

下壁可以包括储水部，所述储水部具有竖直向下凹进的凹部。

可以包括第一排水阀，所述第一排水阀向外壳的外部排出存储在下壁上的水。

可以包括第一排水阀，所述第一排水阀向外壳的外部排泄存储在储水部中的水。

可以包括传感器，所述传感器检测存储在下壁上的水量，其中，第一排水阀可以被控制成根据传感器的检测结果打开和关闭。

外壳可以包括废气进口及废气出口，所述废气进口及废气出口与阴极废气流路连通，加湿部可以包括废气流路底表面，所述废气流路底表面限定所述阴极废气流路，并且所述废气流路底表面可以从废气进口向废气出口斜着向下地倾斜。