[实用新型]一种用于质子交换膜燃料电池的空气供气增湿中冷系统

权利要求书

1.一种用于质子交换膜燃料电池的空气供气增湿中冷系统，其特征在于，连接在燃料电池堆处，所述燃料电池堆具有电堆冷却水入口、电堆冷却水出口及电堆空气入口，所述燃料电池堆具有冷却回路以循环冷却水，其中，冷却水经过冷却水泵，从所述电堆冷却水入口进入所述燃料电池堆，经所述电堆冷却水出口进入散热器，散热后经所述冷却水泵进入所述电堆冷却水入口实现循环，所述空气供气增湿中冷系统包括：

增湿中冷器，连接在包括空气滤清器和空压机的供气支路上，用于冷却并加湿进入所述燃料电池堆之前的空气，所述增湿中冷器具有增湿中冷器冷却水入口、增湿中冷器空气入口及增湿中冷器空气出口；

增湿支路，连通所述冷却水泵的出口及所述增湿中冷器冷却水入口，用于为所述增湿中冷器输送冷却水；和

气水分离器，连通所述增湿中冷器空气出口及所述电堆空气入口，用于分离增湿空气中的液态水，具有气水分离器入口、气水分离器出口及气水分离器排水口；

其中，空气依次经所述空气滤清器、所述空压机、所述增湿中冷器和所述气水分离器，从所述电堆空气入口进入所述燃料电池堆参与阴极反应。

2.根据权利要求1所述的空气供气增湿中冷系统，其特征在于，所述冷却水泵流量固定，通过控制所述散热器中的冷却风扇起停和转速来控制冷却水温度，以此保证所述冷却水泵的出口的水压恒定。

3.根据权利要求1所述的空气供气增湿中冷系统，其特征在于，

ΔP＝P_pump-P_humidifier

ΔP是所述冷却水泵出口压力与所述的空气供气增湿中冷系统额定工作状态下增湿中冷器内腔喷嘴出口处空气压力的压力差，

P_pump是所述冷却水泵出口压力，

P_humidifier是所述空气供气增湿中冷系统额定工作状态下增湿中冷器内腔喷嘴出口处空气压力，

若ΔP＜1bar，所述空气供气增湿中冷系统还包括布置在所述增湿中冷器冷却水入口之前的增压水泵；

若ΔP≥1bar，所述空气供气增湿中冷系统无需增设所述增压水泵。

4.根据权利要求3所述的空气供气增湿中冷系统，其特征在于，所述增压水泵具有增压水泵入口及增压水泵出口，通过保持所述增压水泵出口的水压恒定值，以保证所述的增湿中冷器的冷却水入口水压恒定。

5.根据权利要求1所述的空气供气增湿中冷系统，其特征在于，所述增湿中冷器与所述气水分离器在普通工作状态下均沿竖直方向布置，所述增湿中冷器空气出口与所述气水分离器入口固联，所述气水分离器排水口竖直向下。

6.根据权利要求1所述的空气供气增湿中冷系统，其特征在于，所述增湿中冷器包括：

壳体，其上具有所述增湿中冷器空气入口及所述增湿中冷器空气出口；

顶盖，覆盖在所述壳体的顶部，并与所述壳体固定连接；

压力雾化喷嘴，安装在所述顶盖处，其具有入口及出口，所述入口即为所述增湿中冷器冷却水入口；和

导流翅片，安装在所述壳体的内部并位于所述压力雾化喷嘴的下方。

7.根据权利要求6所述的空气供气增湿中冷系统，其特征在于，所述压力雾化喷嘴的入口、出口压力固定，维持固定喷雾水量，该水量最小值为空气流量最大时所对应的饱和增湿水量，计算公式为：

式中，

为压力雾化喷嘴最小喷雾水量，单位：g/s；

P_sat,T为在电堆工作温度T下的饱和蒸气压，单位：Pa；

P_air,in为空气入堆压力，单位：Pa；

为最大空气流量，单位：SLPM。

8.根据权利要求6所述的空气供气增湿中冷系统，其特征在于，所述导流翅片的数量为多个且呈交错布置，以强迫空气在所述增湿中冷器内部作曲折流动，延长空气运动长度。