[发明专利]一种燃料电池阴极增湿系统

说明书

本发明涉及燃料电池技术领域，公开了一种燃料电池阴极增湿系统，包括燃料电池电堆、气液混合器、气体喷射器、空气压缩机总成和气液分离罐，所述空气压缩机总成的空气出口连接所述燃料电池电堆的进气口，所述气体喷射器设置在所述空气压缩机总成的空气出口与所述燃料电池电堆的进气口之间，所述气液混合器设置在所述气体喷射器与所述燃料电池电堆的进气口之间，所述空气压缩机总成的废气进口连接所述燃料电池电堆的出料口，所述气液分离罐设置在所述空气压缩机总成的废气进口与所述燃料电池电堆的出料口之间，且所述气液分离罐的出液口连接所述气体喷射器的进液口。本发明能提高系统的可靠性，对反应生成水进行收集和分离利用，保护废气涡轮。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种燃料电池阴极增湿系统。

背景技术

目前，燃料电池系统在交通、备用电源及固定式发电等领域受到越来越多的关注，其在运行过程中需要阴极增湿系统为燃料电池电堆提供合适湿度的空气，从而提高质子交换膜燃料电池电堆的寿命。目前，常用的空气增湿均采用膜增湿器，然而膜增湿器由于加工工艺复杂，不仅导致价格较高，增加了成本，也导致可靠性较差。

另一方面，燃料电池电堆反应会产生废气及纯度较高的反应生成水，其中废气中的能量被回收，用于驱动空气压缩机总成中的废气涡轮，但其不仅没有利用反应生成水，反而反应生成水随废气一起进入废气涡轮，长期作用对废气涡轮造成一定的损害。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种燃料电池阴极增湿系统，降低成本，提高系统的可靠性，对反应生成水进行收集和分离利用，保护废气涡轮。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种燃料电池阴极增湿系统，包括燃料电池电堆、气液混合器、气体喷射器、空气压缩机总成和气液分离罐，所述空气压缩机总成的空气出口连接所述燃料电池电堆的进气口，所述气体喷射器设置在所述空气压缩机总成的空气出口与所述燃料电池电堆的进气口之间，所述气液混合器设置在所述气体喷射器与所述燃料电池电堆的进气口之间，所述空气压缩机总成的废气进口连接所述燃料电池电堆的出料口，所述气液分离罐设置在所述空气压缩机总成的废气进口与所述燃料电池电堆的出料口之间，且所述气液分离罐的出液口连接所述气体喷射器的进液口。

优选地，所述气体喷射器包括贯通的喷射器本体，所述喷射器本体的一端为连接所述空气压缩机总成的高压空气入口，所述喷射器本体的另一端为连接所述气液混合器的气液混合出口，所述进液口设置在所述喷射器本体的侧壁。

优选地，所述喷射器本体由所述高压空气入口至所述气液混合出口的方向依次包括用于提供负压空间的接收室、用于混合空气与水的混合室及扩散段，所述扩散段朝远离所述混合室的方向直接逐渐增大，所述进液口设置在所述接收室的侧壁。

优选地，所述气体喷射器还包括气体喷管，所述气体喷管包括气体喷管本体和工作喷嘴，所述气体喷管本体远离所述工作喷嘴的一端为所述高压空气入口，所述工作喷嘴的直径小于所述气体喷管本体的直径，且所述工作喷嘴位于所述接受室的内部。

优选地，所述空气压缩机总成包括外壳和同轴设置在所述外壳内部的离心压缩机、电机及废气涡轮，且所述电机位于所述离心压缩机及所述废气涡轮之间，所述离心压缩机连接所述气体喷射器，所述废气涡轮连接所述气液分离罐。

优选地，所述燃料电池电堆与所述气液混合器之间设有第一空气复合传感器及水空中冷机，且所述水空中冷机位于所述气液混合器与所述第一空气复合传感器之间。

优选地，所述空气压缩机总成的空气进口连接有空气滤清器及第二空气复合传感器，且所述第二空气复合传感器位于所述空气压缩机总成及所述空气滤清器之间。

优选地，所述气液分离罐的所述出液口设置在所述气液分离罐的下端，所述出液口与所述气体喷射器的所述进液口之间通过进水管连接，所述进水管上设有流量控制阀。