[发明专利]一种紧凑型智能燃料电池加湿系统及其加湿方法

摘要

本发明公开一种紧凑型智能燃料电池加湿系统，包括电磁换向阀、管道和向燃料电池电堆供应加湿气体的加湿器，所述加湿器包括四个层叠为一体的加湿区域，每个加湿区域由若干组加湿单元组成，每组所述加湿单元内均布置有用于干气体与加湿介质流通交换的加湿通道，其中A加湿区域为燃料气体加湿区域，B、C加湿区域为燃料气体氧化剂气体共用加湿区域，D加湿区域为氧化剂气体加湿区域。本发明根据电流输出大小和运行工况将气体加湿器分成4个加湿区域，根据电堆输出的电流来调节阴极气体加湿区域的面积来调节阴极气体的湿度，将剩余的区域用于阳极气体加湿，使加湿器在任何工况下都全部工作，满足燃料电池湿度需求，提高燃料电池加湿器加湿效率。

主权项

1.一种紧凑型智能燃料电池加湿系统的加湿方法，所述紧凑型智能燃料电池加湿系统，包括电磁换向阀、管道和向燃料电池电堆供应加湿气体的加湿器，所述加湿器包括四个相互平行并层叠为一体的加湿区域，每个加湿区域由若干组加湿单元组成，每组所述加湿单元内均布置有用于干气体与加湿介质流通交换的加湿通道，其中A加湿区域为燃料气体加湿区域，B、C加湿区域为燃料气体氧化剂气体共用加湿区域，D加湿区域为氧化剂气体加湿区域；所述A加湿区域的进口与干燃料气体进口连通，出口通过管道与所述燃料电池电堆的阳极连通，所述D加湿区域的进口与干氧化剂气体进口连通，出口通过管道与所述燃料电池电堆的阴极连通，B、C两加湿区域的进口分别通过电磁换向阀与干燃料气体进口、干氧化剂气体进口连通，出口通过电磁换向阀与所述燃料电池电堆的阳极、阴极连通；其特征在于：（1）当电堆输出电流由小到大时的加湿步骤：a、当电堆输出电流0≤I≤nA时，干燥燃料气体经过关断阀进入加湿器A加湿区域，在A加湿区域的加湿通道内加湿，加湿后的燃料气体直接进入燃料电池电堆的阳极；氧化剂气体经过关断阀进入加湿器B、C、D三个加湿区域进行加湿，加湿后的氧化剂气体通过电磁换向阀进入燃料电池电堆的阴极；b、当电堆输出电流nA＜I≤mA时，干燥燃料气体经过关断阀进入加湿器A、B两加湿区域，A加湿区域直接给燃料气体加湿，B加湿区域通过电磁换向阀切换到燃料气体管路，给燃料气体加湿，湿润的燃料气体再进入燃料电池电堆的阳极；氧化剂气体通过关断阀直接进入加湿器C、D加湿区域以及氧化剂气体旁路，旁路比例阀打开，C、D两加湿区域给氧化剂气体加湿，加湿后的氧化剂气体经电磁换向阀后和旁路氧化剂气体汇总进入燃料电池电堆的阴极；c、当电堆输出电流mA＜I≤kA时，干燥燃料气体经过关断阀进入加湿器A、B、C三加湿区域，A、B加湿区域直接给燃料气体加湿，C加湿区域通过电磁换向阀切换到燃料气体管路，给燃料气体加湿，湿润的燃料气体再进入燃料电池电堆的阳极；氧化剂气体通过关断阀直接进入加湿器D加湿区域以及氧化剂气体旁路，氧化剂气体旁路比例阀打开， D加湿区域给氧化剂气体加湿，加湿后的氧化剂气体和旁路氧化剂气体汇总进入燃料电池电堆的阴极；（2）当电堆输出电流由大到小时的加湿步骤：d、当电堆输出电流nA＜I≤mA时，干燥燃料气体经过关断阀进入加湿器A、B加湿区域给燃料气体加湿，湿润的燃料气体进入燃料电池电堆的阳极；氧化剂气体通过关断阀直接进入加湿器D加湿区域以及氧化剂气体旁路，旁路氧化剂气体比例阀打开，C加湿区域通过电磁换向阀切换到氧化剂气体管路，给氧化剂气体加湿，加湿后的氧化剂气体经电磁换向阀和旁路氧化剂气体混合后进入燃料电池电堆的阴极；e、当电堆输出电流0＜I≤nA时，干燥燃料气体经过关断阀进入加湿器A加湿区域给燃料气体加湿，湿润的燃料气体进入燃料电池电堆的阳极；氧化剂气体通过关断阀直接进入加湿器C、D加湿区域，旁路氧化剂气体比例阀打开，B加湿区域通过电磁换向阀切换到氧化剂气体管路，给氧化剂气体加湿，加湿后的氧化剂气体经电磁换向阀进入燃料电池电堆的阴极，旁路氧化剂气体比例阀关闭；其中I为电堆输出电流，0＜nA＜mA＜kA。