[实用新型]一种燃料电池的增湿系统

说明书

本实用新型涉及燃料电池的增湿技术领域，公开一种燃料电池的增湿系统，包括：空气增湿管路、氢气增湿管路以及氢气排出管路；空气增湿管路包括空气压缩机和增湿器；氢气增湿管路包括氢气喷射阀；氢气排出管路包括气水分离器和气泵，气水分离器的进口与氢气出口连通，气水分离器的气体出口与气泵连通，气泵排出的氢气与氢气喷射阀排出的氢气混合，气水分离器的液体出口和电堆的尾气出口均与增湿器连通。本实用新型公开的燃料电池的增湿系统将气泵与氢气喷射阀的出口连通，增加了进入电堆的氢气的温度和湿度，气水分离器的液体出口和电堆的尾气出口均与增湿器连通，增加了进入电堆的空气的湿度。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池的增湿技术领域，尤其涉及一种燃料电池的增湿系统。

背景技术

燃料电池汽车的动力源主要来自燃料电池发动机，而燃料电池发动机系统主要包括氢气供应子系统、空气供应子系统、水管理子系统。水管理是燃料电池发动机系统的管理与控制的重要环节，目前大多采用质子膜进行传输，常用的质子膜为全氟磺酸质子交换膜，质子膜传输质子时需要质子以水合离子的形式存在，因此需要对反应气体进行增湿以提高质子传导能力，进而提高燃料电池发动机系统的输出性能，但反应气体的湿度过高也容易导致燃料电池内部发生水淹，降低其性能，因此还要采取一定的控制策略，每间隔一段时间打开阳极反应气体出口，利用反应气体将多余的水带出。

目前通常采用膜增湿器对进入电堆的空气进行增湿，利用电堆的尾气出口的温暖且潮湿的尾气通过增湿器内膜的一侧，液态的水在浓度差的作用下扩散到膜的另一侧，最后蒸发至空气中。携带水汽的空气进入电堆内部在质子交换膜上发生电化学反应。在电堆的氢气出口处设有气水分离器，气水分离器分离后的液态的水通过电磁排水阀排出系统。然而实际应用表明，在电堆小功率运行时，由于尾气出口的尾气携带的水蒸气较少，使得空气容易缺水；而在电堆大功率运行时，由于空气的流量增大，增湿器性能大幅下降，往往难以满足进入电堆的空气的湿度需求，此时电堆内部湿度不够均匀，容易引起电堆局部缺水，燃料电池性能有所下降。

实用新型内容

基于以上所述，本实用新型的目的在于提供一种燃料电池的增湿系统，解决了现有技术存在的由于经空气入口进入电堆的空气湿度低而降低燃料电池性能的问题。

为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种燃料电池的增湿系统，包括连接燃料电池的电堆的空气入口的空气增湿管路、连接所述电堆的氢气入口的氢气增湿管路以及连接所述电堆的氢气出口的氢气排出管路；所述空气增湿管路包括连通的空气压缩机和增湿器，所述增湿器与所述空气入口连通；所述氢气增湿管路包括氢气喷射阀，所述氢气喷射阀与所述氢气入口连通；所述氢气排出管路包括气水分离器和气泵，所述气水分离器的进口与所述氢气出口连通，所述气水分离器的气体出口与所述气泵连通，所述气泵排出的氢气与所述氢气喷射阀排出的氢气混合，所述气水分离器的液体出口和所述电堆的尾气出口均与所述增湿器连通以增加进入所述空气入口的空气的湿度。

作为一种燃料电池的增湿系统的优选方案，所述空气增湿管路还包括中冷器，所述中冷器设于所述空气压缩机和所述增湿器之间，所述氢气增湿管路还包括换热器，所述换热器位于所述氢气入口和所述氢气喷射阀之间，所述燃料电池的增湿系统还包括闭式循环管，所述闭式循环管流经所述中冷器和所述换热器，所述闭式循环管上设有循环泵，所述循环泵能够将所述换热器排出的温度较低的水抽至所述中冷器进行加热。

作为一种燃料电池的增湿系统的优选方案，所述闭式循环管分别与所述电堆的冷却水入口和冷却水出口连通，所述冷却水入口与所述闭式循环管的连接位置位于所述换热器与所述循环泵之间，所述冷却水出口与所述闭式循环管的连接位置位于所述循环泵与所述中冷器之间。

作为一种燃料电池的增湿系统的优选方案，所述燃料电池的增湿系统还包括节气门和混合室，所述节气门与所述增湿器连通，所述尾气出口的尾气依次经所述增湿器和所述节气门排至所述混合室。