本發(fā)明涉及燃料電池領(lǐng)域，具體而言，涉及一種電極板、單電池、電池堆及具有其的燃料電池動力系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

燃料電池汽車(fcv)是一種用車載燃料電池裝置產(chǎn)生的電能作為動力的汽車。目前，廣泛應(yīng)用于燃料電池汽車的是質(zhì)子交換膜燃料電池(pemfc)。質(zhì)子交換膜燃料電池汽車的工作原理為：燃料氫氣沿燃料電池電堆陽極板流道分配在膜電極的陽極側(cè)，在陽極催化劑的作用下解離成電子和質(zhì)子，電子經(jīng)外電路到達陰極，質(zhì)子直接穿過膜電極到達陰極，與陰極反應(yīng)氣體中的氧氣反應(yīng)生成水。此過程的產(chǎn)物為電能、熱和水。其中電能帶動電動機工作，電動機再帶動汽車中的機械傳動結(jié)構(gòu)，進而帶動汽車的前橋(或后橋)等行走機械結(jié)構(gòu)工作，從而驅(qū)動電動汽車前進。熱和水通過熱交換裝置直接排放或綜合利用。

目前，功率等級較大的質(zhì)子交換膜燃料電池車用動力系統(tǒng)，為了降低系統(tǒng)散熱負荷，保證較高的電堆反應(yīng)溫度，通?？諝庑枰M行外部加濕，外部加濕一般采用氣/氣型加濕方式，即利用電池堆陰極反應(yīng)尾氣(cog)中的熱量和氣態(tài)水對陰極進堆空氣進行加濕。同時為了提高氫氣利用率及系統(tǒng)使用安全性，燃料供給系統(tǒng)一般采用氫氣循環(huán)方式。電池堆結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，為了形象，圖中與進出管口連接的兩端表示緊固端板，中間部分表示電池堆主體。其中，圖1示出了現(xiàn)有的質(zhì)子交換膜燃料電池車用動力系統(tǒng)的簡化流程圖。其主要包含空氣供給、氫氣供給及電池堆冷卻三個回路，電池堆001’電化學(xué)反應(yīng)所需的空氣由空氣輸送設(shè)備002’提供動力進入加濕器003’被電堆陰極反應(yīng)尾氣加濕升溫后進入電池堆陰極側(cè)，陰極尾氣與空氣在加濕器中完成傳熱傳質(zhì)后的廢氣直接排放；來自高壓儲氣瓶004’的氫氣通過減壓及計量裝置005’后進入電堆陽極側(cè)，陽極側(cè)反應(yīng)后的出堆氣體通過氫氣循環(huán)裝置006’輸送又循環(huán)進入電池堆，此過程由于涉及陰極惰性氣體n2膜滲透、陽極雜質(zhì)氣體循環(huán)累積及水管理等問題，在陽極出口氫氣管路設(shè)置了吹掃裝置007’，以便定時定量進行陽極雜質(zhì)氣體排放與陽極氣水管理。電池堆電化學(xué)反應(yīng)過程產(chǎn)生的熱量(圖1中，電池堆中冷卻液在堆內(nèi)只有熱量傳遞而沒有物質(zhì)傳遞時，用虛線連接表示，)由動力設(shè)備008’輸送的冷卻介質(zhì)穿過電堆帶出后進入散熱裝置009’完成熱量平衡，冷卻介質(zhì)在散熱裝置降溫后又循環(huán)進入電堆。

上述系統(tǒng)中涉及的cog膜加濕過程存在以下幾方面的問題：

(1)膜加濕器成本昂貴。由于膜加濕器使用了大量nafion材料，又由于該技術(shù)目前只掌握于一兩家國外企業(yè)，此兩方面因素導(dǎo)致其價格高昂；

(2)cog膜加濕過程加濕效率較低。由于cog加濕過程利用陰極尾氣從電池堆帶出的氣態(tài)水在膜加濕器中對干空氣進行加濕?？諝膺M堆相對濕度隨cog加濕回路管路布局及保溫效果會有很大變化，經(jīng)模擬計算，當加濕回路阻力較小，保溫效果較佳時，空氣進堆相對濕度為60％左右。

(3)cog膜加濕過程濕度調(diào)控困難。燃料電池系統(tǒng)由于應(yīng)用場所不同、功率量級不同或電池堆關(guān)鍵材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計差別導(dǎo)致其對反應(yīng)物料的濕度需求有所不同。利用電池堆cog對陰極進堆空氣加濕時，空氣濕度受cog濕度、溫度等因素影響而變化，即處于被動調(diào)節(jié)狀態(tài)，這樣可能造成電池堆在某些運行條件下(如溫度升高、計量比增加等)過干，某些條件下(如溫度降低、計量比減小等)水淹。

(4)cog膜加濕過程壓力適應(yīng)性小。一方面由于膜加濕器中nafion材料的承壓能力有限，對cog和干空氣兩側(cè)壓差提出了嚴格限制。另一方面，隨著壓力增加加濕效率降低。

(5)cog膜加濕占用空間較大。燃料電池系統(tǒng)多數(shù)應(yīng)用場所要求其具有小量化輕量化的特點，而cog膜加濕系統(tǒng)一般體積大，占用空間多，此方面對其應(yīng)用也造成了一定的限制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種電極板、單電池、電池堆及具有其的燃料電池動力系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的燃料電池動力系統(tǒng)加濕效率低的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種電極板，該電極板包括電極板本體以及設(shè)置在電極板本體上的液體滲析孔。

進一步地，電極板本體包括：反應(yīng)區(qū)板以及用于對反應(yīng)區(qū)板進行加濕的加濕區(qū)板，加濕區(qū)板上設(shè)置有液體滲析孔。

進一步地，至少部分反應(yīng)區(qū)板上設(shè)置有液體滲析孔。

進一步地，液體滲析孔上設(shè)置有水滲透膜、織物棉或化纖。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了一種單電池，包括陰極板、陽極板以及設(shè)置在陰極板和陽極板之間的膜電極，陰極板和/或陽極板為上述任一種電極板。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種電池堆，包括多個串聯(lián)的單電池，單電池上述單電池。

根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種燃料電池動力系統(tǒng)，該燃料電池動力系統(tǒng)包括電池堆、空氣供給單元以及氫氣供給單元，電池堆包括相對設(shè)置的陽極板和陰極板，電池堆上述任一種電池堆；空氣供給單元與陰極板相連通，氫氣供給單元與陽極板相連通。

進一步地，空氣供給單元包括空氣輸送設(shè)備，空氣輸送設(shè)備與陰極板相連通。

進一步地，燃料電池動力系統(tǒng)還包括電池堆冷卻單元，電池堆冷卻單元包括水箱和冷卻水循環(huán)管線，冷卻水循環(huán)管線的一端與水箱的出口連通，冷卻水循環(huán)管線的另一端穿過電池堆并與水箱的入口連通。

進一步地，陰極板具有陰極尾氣出口，電池堆冷卻單元還包括第一換熱裝置，第一換熱裝置的入口與陰極尾氣出口相連通，第一換熱裝置的出口與水箱連通。

進一步地，電池堆冷卻單元還包括第一排液閥，第一排液閥設(shè)置在第一換熱裝置與水箱連通的管路上。

進一步地，電池堆冷卻單元還包括未冷凝氣出口，未冷凝氣出口設(shè)置在第一換熱裝置與第一排液閥連通的管線上。

進一步地，電池堆冷卻單元還包括第二換熱裝置，第二換熱裝置設(shè)置在水箱與電池堆連通的冷卻水循環(huán)管線上。

進一步地，氫氣供給單元包括氫氣儲罐以及減壓計量裝置，氫氣儲罐通過氫氣供給管線與陽極板相連通；減壓計量裝置設(shè)置在氫氣供給管線上。

進一步地，氫氣供給單元還包括氫氣循環(huán)管線，氫氣循環(huán)管線包括循環(huán)氫氣出口，循環(huán)氫氣出口與氫氣供給管線連通。

進一步地，氫氣供給單元還包括吹掃裝置，吹掃裝置包括吹掃氣體入口，吹掃氣體入口與氫氣循環(huán)管線連通。

進一步地，氫氣循環(huán)管線上還設(shè)置有氫氣循環(huán)裝置，氫氣循環(huán)裝置設(shè)置在吹掃氣體入口的下游。

進一步地，電池堆冷卻單元還包括陽極冷凝液管線，陽極板通過陽極冷凝液管線與水箱相連通。

進一步地，陽極冷凝液管線上設(shè)置有第二排液閥。

應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，通過利用液體滲析的原理，將電池堆的關(guān)鍵組件雙極板(陽極板和陰極板)進行設(shè)計改進為具有液體滲析孔的電極板，使得該電極板形成的電池堆，利用燃料電池系統(tǒng)自身產(chǎn)生的氣態(tài)水，通過極板上的滲析通道完成了電池堆加濕，加濕過程同時利用了冷卻水循環(huán)過程動力及電池堆反應(yīng)產(chǎn)熱，降低了冷卻水散熱負荷。又由于電池堆反應(yīng)產(chǎn)水能夠循環(huán)利用。因此，帶有液體滲析孔形式的電極板所形成的燃料電池動力系統(tǒng)，能夠高效利用燃料電池系統(tǒng)的水熱，在電化學(xué)反應(yīng)的同時能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)加濕，大大提高了加濕效率。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的燃料電池車用動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖2a和圖2b示出了本申請的一種優(yōu)選的實施例中水滲析內(nèi)加濕極板(陽極板或陰極板)示意圖；其中，圖2a示出了極板結(jié)構(gòu)俯視圖，圖2b示出了極板結(jié)構(gòu)正視圖；

圖3示出了本申請的一種優(yōu)選的實施例中水滲析陽極板內(nèi)加濕電堆結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4示出了本申請的一種優(yōu)選的實施例中水滲析陰極板內(nèi)加濕電堆結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5示出了本申請的一種優(yōu)選的實施例中水滲析雙極板內(nèi)加濕電堆結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖6示出了本申請的一種優(yōu)選的實施例中燃料電池動力系統(tǒng)水滲析內(nèi)加濕流程示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標記：

001’、電池堆；002’、空氣輸送設(shè)備；003’、加濕器；004’、高壓儲氣瓶；005’、減壓計量裝置；006’、氫氣循環(huán)裝置；007’、吹掃裝置；008’、動力設(shè)備；009’、散熱裝置；

001、電池堆；002、空氣輸送設(shè)備；004、氫氣儲罐；005、減壓計量裝置；006、氫氣循環(huán)裝置；007、吹掃裝置；008、動力設(shè)備；009、第二換熱裝置；010、水箱；011、第一換熱裝置；012、第一排液閥；013、第二排液閥；

11、加濕區(qū)板；12、反應(yīng)區(qū)板；13、液體滲析孔；

101、陰極板；102、膜電極；103、陽極板。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。

如背景技術(shù)所提及的，現(xiàn)有技術(shù)中的燃料電池的動力系統(tǒng)中，由于cog膜加濕過程存在加濕效率低的缺陷，為了改善這一缺陷，在本申請一種典型的實施方式中，提供了一種電極板，該電極板包括電極板本體以及設(shè)置在電極板本體上的液體滲析孔13。

通過利用液體滲析的原理，將電池堆的關(guān)鍵組件雙極板(陽極板和陰極板)進行設(shè)計改進為具有液體滲析孔的電極板，使得該電極板形成的電池堆，利用燃料電池系統(tǒng)自身產(chǎn)生的氣態(tài)水，通過極板上的滲析通道完成了電池堆加濕，加濕過程同時利用了冷卻水循環(huán)過程動力及電池堆反應(yīng)產(chǎn)熱，降低了冷卻水散熱負荷。又由于電池堆反應(yīng)產(chǎn)水能夠循環(huán)利用。因此，帶有液體滲析孔形式的電極板所形成的燃料電池動力系統(tǒng)，能夠高效利用燃料電池系統(tǒng)的水熱，在電化學(xué)反應(yīng)的同時能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)加濕，大大提高了加濕效率。

上述電極板是在現(xiàn)有電極板的基礎(chǔ)上增設(shè)液體滲析孔13，以便利用燃料電池系統(tǒng)自身產(chǎn)熱和產(chǎn)水對進入電池堆的反應(yīng)氣體進行加濕。因而，任何能夠?qū)崿F(xiàn)液體通過滲析孔實現(xiàn)對氣體加濕的設(shè)計形式都在本申請的保護范圍內(nèi)。比如，對電解板本體上液體滲析孔13在電極板上進行流場設(shè)計，以使液體流動均勻順暢。也可以從現(xiàn)有的流場設(shè)計形式中選擇合適的進行改進，從而形成具有液體滲析孔13的電極板。

在本申請一種優(yōu)選的實施例中，電極板本體包括反應(yīng)區(qū)板12以及用于對反應(yīng)區(qū)板12進行加濕的加濕區(qū)板11，加濕區(qū)板11上設(shè)置有液體滲析孔13。

該實施例中通過將電極板本體劃分為加濕區(qū)板11和反應(yīng)區(qū)板12，加濕區(qū)板11的存在能夠?qū)崿F(xiàn)對反應(yīng)氣體的加濕，而反應(yīng)區(qū)板12的存在使得電流集流正常進行。

在不影響電流集流(不增設(shè)旁路電流)的情況下，為了進一步提高加濕效率，在另一種優(yōu)選的實施例中，上述電極板的至少部分反應(yīng)區(qū)板12上設(shè)置有液體滲析孔13。

上述電極板的具體材料采用現(xiàn)有的材料即可。而電極板中形成具有液體滲析功能的液體滲析孔13的具體材料不限，只要能夠?qū)崿F(xiàn)水選擇性滲透即可。在本申請中，形成具有液體滲析功能的液體滲析孔13的具體材料包括但不僅限于水滲透膜、織物棉或化纖。

在本申請第二種典型的實施方式中，提供了一種單電池，該單電池包括陰極板101、陽極板103以及設(shè)置在陰極板101和陽極板103之間的膜電極102，陰極板101和/或陽極板103為上述任一種電極板。

在本申請第三種典型的實施方式中，提供了一種電池堆，該電池堆包括多個串聯(lián)的單電池，單電池為上述單電池。

在一種優(yōu)選的實施例中，提供了一種電極板，如圖2a和圖2b所示，電極板本體分為加濕區(qū)板11和反應(yīng)區(qū)板12，加濕區(qū)板11上設(shè)置有液體滲析孔13。加濕區(qū)板11和反應(yīng)區(qū)板12可選具有一定強度的材料，如石墨、不銹鋼等。加濕區(qū)板11和反應(yīng)區(qū)板12的材料相同或不同。液體滲析孔13的材料可選擇只允許水滲透的材料，如專業(yè)膜材料、織物棉、化纖等，可以選擇以任何可行的方式固定于電極板本體上(不局限于圖中所示形狀)。加濕區(qū)板11為了流體流動均勻順暢可以設(shè)計為流場。在不影響反應(yīng)電流集流(不增加旁路電流)的情況下，也可以將加濕區(qū)板11與反應(yīng)區(qū)板12重合設(shè)計，即在反應(yīng)區(qū)板12上增加水滲析孔。

將圖2a和圖2b所示的電極板組裝成電池堆，形成如圖3、圖4及圖5所示的水滲析極板內(nèi)加濕電堆結(jié)構(gòu)。其中，101為陰極板，102為膜電極，103為陽極板。圖3中陽極板103設(shè)計有水滲析通道，陽極板103與陰極板101之間的電堆冷卻水可以通過陽極板103滲析通道不斷滲析至膜電極102側(cè)，隨著氫氣不斷流動，滲析水分不斷被帶入反應(yīng)區(qū)，即達到反應(yīng)區(qū)加濕的目的。

圖4中陰極板101設(shè)計有水滲析通道，陽極板103與陰極板101之間的電堆冷卻水可以通過陰極板101滲析通道不斷滲析至膜電極102側(cè)，隨著空氣(或氧氣)不斷流動，滲析水分不斷被帶入反應(yīng)區(qū)，即達到反應(yīng)區(qū)加濕的目的。

圖5中陽極板103和陰極板101都設(shè)計有水滲析通道，陽極板103與陰極板101之間的電堆冷卻水可以通過陽極板103和陰極板101的滲析通道不斷滲析至膜電極102側(cè)，隨著氫氣和空氣(或氧氣)不斷流動，滲析水分不斷被帶入反應(yīng)區(qū)，即達到反應(yīng)區(qū)加濕的目的。

圖3至圖5中所示的加濕區(qū)板11可以只具備有加濕功能，反應(yīng)物料在此區(qū)域不進行反應(yīng)，可通過加濕區(qū)不設(shè)計膜電極102(不影響組裝的情況下)或膜電極102不涂覆催化劑來實現(xiàn)。也可以既具有加濕功能又具有反應(yīng)能力，實際應(yīng)用過程中可根據(jù)工況濕度需求靈活設(shè)計。

在本申請第四種典型的實施方式中，提供了一種燃料電池動力系統(tǒng)，如圖6所示，該燃料電池動力系統(tǒng)包括：電池堆001、空氣供給單元以及氫氣供給單元，其中，電池堆包括相對設(shè)置的陽極板103和陰極板101，電池堆為上述任一種電池堆；空氣供給單元與陰極板101相連通，氫氣供給單元與陽極板103相連通。

通過將具有水滲析內(nèi)加濕功能的電池堆應(yīng)用于燃料電池系統(tǒng)，充分利用電池堆反應(yīng)過程產(chǎn)熱與產(chǎn)水對進堆干燥氣體進行內(nèi)部加濕，不僅可以提升加濕效率和加濕可靠性，還可以簡化系統(tǒng)工藝流程，降低系統(tǒng)散熱負荷，降低系統(tǒng)成本，提升系統(tǒng)效率。

上述空氣供給單元采用現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)組成即可。在一種優(yōu)選的實施例中，上述空氣供給單元還包括空氣輸送設(shè)備002，空氣輸送設(shè)備002與陰極板101相連通。

上述燃料電池動力系統(tǒng)中，為了進一步提高電化學(xué)反應(yīng)效率，還包括能夠電池堆冷卻單元，以對電池堆001進行冷卻降溫，從而維持較高的電化學(xué)反應(yīng)速率。在一種優(yōu)選的實施例中，燃料電池動力系統(tǒng)還包括電池堆冷卻單元，電池堆冷卻單元包括括水箱010和冷卻水循環(huán)管線，冷卻水循環(huán)管線的一端與水箱010的出口連通，冷卻水循環(huán)管線的另一端依次穿過加濕裝置003和電池堆001與水箱010的入口連通。水箱010中的冷卻水進入電池堆001中對電化學(xué)反應(yīng)體系進行降溫，并將電化學(xué)反應(yīng)熱帶出電池堆001。

上述水箱010中的水可以是外加的冷卻水，也可以采用電池堆001自身反應(yīng)產(chǎn)水，以實現(xiàn)系統(tǒng)產(chǎn)水的高效利用。在一種優(yōu)選的實施例中，陰極具有陰極尾氣出口，電池堆冷卻單元還包括第一換熱裝置011，第一換熱裝置011的入口與陰極尾氣出口相連通，第一換熱裝置011的出口與水箱010連通。

上述優(yōu)選實施例中，通過將陰極尾氣出口與第一換熱裝置011相連通，并將第一換熱裝置011的出口與水箱010連通，能夠使陰極反應(yīng)生成的氣態(tài)水經(jīng)過第一換熱裝置011進行冷凝后，形成冷凝水進入水箱010中，進而通過冷卻水循環(huán)管線進入電池堆001中對電化學(xué)反應(yīng)體系進行降溫。

在一種優(yōu)選實施例中，電池堆冷卻單元還包括第一排液閥012，第一排液閥012設(shè)置在第一換熱裝置011與水箱010連通的管路上。根據(jù)陰極尾氣出口的氣態(tài)水量的多少，合理開啟或關(guān)閉第一排液閥012，以實現(xiàn)冷凝水的合理利用。

為避免陰極尾氣出口排出的氣體中含有其他難以冷凝的氣體雜質(zhì)或者少量未冷凝的氣態(tài)水，進入水箱010中，進而影響反應(yīng)體系，在一種優(yōu)選的實施例中，電池堆冷卻單元還包括未冷凝氣出口，未冷凝氣出口設(shè)置在第一換熱裝置011與第一排液閥012之間的管線上。

上述優(yōu)選實施例通過在第一排液閥012之前的管線上設(shè)置未冷凝氣出口，能夠把氣體從液體中排除除去，進而提高系統(tǒng)的安全性。

在另一種優(yōu)選的實施例中，電池堆冷卻單元還包括第二換熱裝置009，第二換熱裝置009設(shè)置在加濕裝置003與電池堆001之間的冷卻水循環(huán)管線上。第二換熱裝置009對水箱010出來的冷卻水進行冷卻后再進入電池堆001，能夠更高效地對電池堆001的反應(yīng)體系進行降溫。

在上述燃料電池動力系統(tǒng)中，氫氣供給單元采用現(xiàn)有的氫氣供給單元即可。在一種優(yōu)選的實施例中，氫氣供給單元包括氫氣儲罐004以及減壓計量裝置005，氫氣儲罐004通過氫氣供給管線與陽極相連通；減壓計量裝置005設(shè)置在氫氣供給管線上。上述優(yōu)選實施例中，氫氣從氫氣儲罐004中釋放出后通過減壓計量裝置005后進入電池堆001的陽極中。

優(yōu)選地，氫氣供給單元還包括氫氣循環(huán)管線，氫氣循環(huán)管線包括循環(huán)氫氣出口，循環(huán)氫氣出口與氫氣供給管線連通。氫氣循環(huán)管線用于對陽極中未反應(yīng)完的氫氣進行回收利用，提高氫氣的利用效率。

優(yōu)選地，氫氣供給單元還包括吹掃裝置007，吹掃裝置007包括吹掃氣體入口，吹掃氣體入口與氫氣循環(huán)管線連通。在陽極出口設(shè)置了吹掃裝置007，以便定時定量對陽極雜質(zhì)氣體進行排放以及對陽極氣水進行管理，以維持系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性。

優(yōu)選地，氫氣供給單元還包括氫氣循環(huán)裝置006，氫氣循環(huán)裝置006設(shè)置在氫氣循環(huán)管線上，并位于吹掃氣體入口的下游。待吹掃裝置007對雜質(zhì)氣體進行排放之后，利用氫氣循環(huán)裝置006將氫氣輸送至氫氣供給管線中進行循環(huán)利用。

當上述氫氣供給單元中含有循環(huán)管線中的氫氣時，循環(huán)氫氣具有一定的濕度，在進入陽極進行反應(yīng)的過程中，會有微量的冷凝液出現(xiàn)在氫氣供給管線中。為了對燃料電池動力系統(tǒng)中的自產(chǎn)熱產(chǎn)水進行充分回收利用，在一種優(yōu)選的實施例中，上述電池堆冷卻單元還包括陽極冷凝液管線，陽極通過陽極冷凝液管線與水箱010相連通。進而將陽極產(chǎn)生的冷凝液也匯集至水箱010中以對電池堆001的電化學(xué)反應(yīng)體系進行降溫。

為了進一步提高陽極冷凝液的排放靈活性，優(yōu)選地，陽極冷凝液管線上設(shè)置有第二排液閥013。

在一種典型的實施例中，燃料電池動力系統(tǒng)利用圖6所示的結(jié)構(gòu)示意圖進行運行，具體運行過程如下：

電池堆001電化學(xué)反應(yīng)所需的空氣由空氣輸送設(shè)備002提供動力進入電池堆陰極側(cè)，陰極反應(yīng)后的尾氣中富含較多水分，進入進入第一換熱裝置011(換熱器)后水分冷凝，未冷凝尾氣排放，冷凝水通過第一排液閥012后流入水箱010，其過程第一換熱裝置011(換熱器)的冷卻介質(zhì)可為系統(tǒng)中的任意可用熱阱。來自氫氣儲罐004的氫氣通過減壓計量裝置005后進入電池堆陽極側(cè)，陽極側(cè)反應(yīng)后的出堆氣體通過氫氣循環(huán)裝置006輸送循環(huán)進入電池堆，在陽極出口氫氣管路設(shè)置了吹掃裝置007，以便定時定量進行陽極雜質(zhì)氣體排放與陽極氣水管理。同時氫氣循環(huán)路的少量冷凝液通過第二排液閥013收集后流入水箱010。電池堆電化學(xué)反應(yīng)過程產(chǎn)生的熱量通過冷卻水不斷帶出，來自水箱010(包括了陰極板尾氣冷凝液以及氫氣冷凝液，因而冷卻液在電池堆內(nèi)既有熱量傳遞又有水分傳遞，因而沒有用虛線連接)的冷卻水由動力設(shè)備008輸送進入第二換熱裝置009，完成熱量平衡后進入電池堆001，將反應(yīng)產(chǎn)熱帶出后進入水箱010，完成一次循環(huán)。

通過將本申請的加濕裝置運用于燃料電池動力系統(tǒng)中，并通過合理的工藝設(shè)計，利用加濕裝置將燃料電池堆自身反應(yīng)產(chǎn)熱產(chǎn)水用于對進堆反應(yīng)物料(空氣或氫氣)進行加濕，實現(xiàn)了燃料電池系統(tǒng)水熱高效利用。

從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實施例實現(xiàn)了如下技術(shù)效果：

本發(fā)明通過利用水滲析原理對質(zhì)子交換膜燃料電池堆關(guān)鍵組件雙極板(陽極板和陰極板)進行設(shè)計改進，形成具有內(nèi)加濕能力的燃料電池堆及燃料電池系統(tǒng)。將具有水滲析內(nèi)加濕功能的電池堆應(yīng)用于燃料電池系統(tǒng)，充分利用電池堆反應(yīng)過程產(chǎn)熱與產(chǎn)水，對進電池堆的干燥氣體進行內(nèi)部加濕，不僅可以提升加濕效率和加濕可靠性，還可以簡化系統(tǒng)工藝流程，降低系統(tǒng)散熱負荷，降低系統(tǒng)成本，提升系統(tǒng)效率。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。