[实用新型]一种质子交换膜燃料电池系统用空压机加湿装置

说明书

本实用新型公开了一种质子交换膜燃料电池系统用空压机加湿装置，包括：燃料电池；高压氢气瓶，连接所述燃料电池的氢气进口；水泵，连接所述燃料电池的尾排纯水出水口；空气压缩机，所述空气压缩机的排气口连接所述燃料电池的空气进口；雾化喷嘴，设置在所述空气压缩机的进气端，并连接所述水泵。本实用新型利用燃料电池电堆反应完产生的尾排纯水，回收利用，然后利用水泵通过雾化喷嘴喷回空气压缩机的进气端，以此来增加空气的湿度、降低空气的温度。

技术领域

本实用新型属于燃料电池技术领域，尤其涉及一种质子交换膜燃料电池系统用空压机加湿装置。

背景技术

石油的日益紧张，能源的清洁化、多样化将是未来的主旋律，而以氢气为能源的燃料电池汽车，更是被市场视为汽车的终极形态。

燃料电池采用氢氧质子交换来产生电能，氢气采用高压氢气瓶来供给，而空气中因富含21％的氧气，所以氧气路采用压缩空气来供给。

入电堆的空气需要满足温度、湿度、压力、流量的要求，世界上主流方案，流量和压力是由空压机来控制，温度由空压机排气口的中间冷却器控制，湿度由电堆前端的加湿器控制，该方案结构复杂、成本高昂、占用系统空间极大，并且其中加湿器技术难度高，大部分的总成厂及车企均需要采购韩国的薄膜加湿器，国内并没有可选择的供应商，增加了成本。

实用新型内容

针对现有技术的问题，本实用新型提供一种质子交换膜燃料电池系统用空压机加湿装置，利用燃料电池电堆反应完产生的尾排纯水，回收利用，然后利用水泵通过雾化喷嘴喷回空气压缩机的进气端，以此来增加空气的湿度、降低空气的温度。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种质子交换膜燃料电池系统用空压机加湿装置，包括：

燃料电池；

高压氢气瓶，连接所述燃料电池的氢气进口；

水泵，连接所述燃料电池的尾排纯水出水口；

空气压缩机，所述空气压缩机的排气口连接所述燃料电池的空气进口；

雾化喷嘴，设置在所述空气压缩机的进气端，并连接所述水泵。

进入燃料电池的空气必须是绝对无油的气体，否则会污染损坏电堆，因此空气压缩机为高精度间歇式转子叶片的空压机，使得压缩腔内保证绝对的无油洁净，但这样的方式带来的问题是空压机高压比的时候，大量的高压气体会通过间隙会漏，导致空压机的温度急剧上升、温度的上升又会使得转子叶片膨胀，造成转子叶片间的刮擦损坏，所以只能在低压比区间使用；而燃料电池压比越高，能量密度也越高的特性，注定未来的压缩机趋势是高压比。因此空气压缩机只能在低压比区间使用和燃料电池需要高压比一直是矛盾所在。

而采用了本实用新型的装置，雾化喷水向空气压缩机内喷入水，空气压缩机内有了水的介入，弥补了转子叶片间的间隙，减少了高压气体的回流，并降低了空压机整体的温度，所以空压机的压比可以成倍的提高而空压机不损坏。

优选地，所述空气压缩机的排气口设置湿度传感器和温度传感器。可以实时监测进入燃料电池的空气湿度和温度。

优选地，还包括空气过滤器，空气过滤器连接所述空气压缩机的进气端，空气进入空气压缩机之前经过空气过滤器过滤掉杂质。

优选地，还包括循环水箱，所述燃料电池的尾排纯水出水口连接所述循环水箱的进水口，所述水泵连接所述循环水箱的出水口。

优选地，还包括控制器，所述空气压缩机、高压氢气瓶的阀门、水泵、燃料电池、湿度传感器和温度传感器均与所述控制器信号连接。

本实用新型由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：