本發(fā)明屬于燃料電池，具體地說，本發(fā)明涉及一種用于燃料電池的空氣增濕器及燃料電池系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(pemfc)作為目前最具前景和最受歡迎的燃料電池技術(shù)之一，具有無污染、能量轉(zhuǎn)換率高、充能時間短、工作溫度低、噪音低等眾多優(yōu)點，能廣泛應(yīng)用于交通運輸車輛、熱電聯(lián)產(chǎn)、固定基站、移動便攜設(shè)備、無人機、軍用裝備等眾多領(lǐng)域。

2、燃料電池的水熱管理一直是該領(lǐng)域重點關(guān)注的問題，提高聚合物電解質(zhì)膜燃料電池(pemfc)性能的最重要的因素中的一個因素是通過將一定量的水分供應(yīng)到膜電極組件(mea)中的聚合物電解質(zhì)膜(pem)或質(zhì)子交換膜來保持功能效率。這是因為當(dāng)聚合物電解質(zhì)膜是干的時，發(fā)電效率快速降低。

3、現(xiàn)有技術(shù)多采用膜交換式空氣增濕器已實現(xiàn)燃料電池內(nèi)部增濕，申請?zhí)枮?02180087308.2的中國專利公開了一種將加濕氣體供應(yīng)到燃料電池的燃料電池加濕系統(tǒng)，包括：多個加濕模塊，該多個加濕模塊配置為通過使用濕氣來加濕供應(yīng)到燃料電池堆的電池氣體；加濕器，該加濕器配置為將濕氣供應(yīng)到加濕模塊并將從加濕模塊排出的濕氣排出；供應(yīng)蓋，該供應(yīng)蓋聯(lián)接到加濕部的一側(cè)以將電池氣體供應(yīng)到加濕模塊；以及排出蓋，該排出蓋聯(lián)接到加濕部的另一側(cè)以將從加濕模塊排出的電池氣體排出到燃料電池堆，并且每個加濕模塊包括聯(lián)接到多個中空纖維膜的濾芯、聯(lián)接到一個或多個濾芯的中間殼體、形成為穿透中間殼體使得濕氣被供應(yīng)到中間殼體中的供應(yīng)孔以及形成為穿透中間殼體使得濕氣被排出中間殼體的排出孔，并且加濕部包括在其中容納加濕模塊的加濕主體、將濕氣供應(yīng)到加濕主體的供應(yīng)構(gòu)件以及將濕氣從加濕主體排出的排出構(gòu)件。該專利中，燃料電池的加濕系統(tǒng)中通過中空纖維膜將電堆出口的水分直接將入堆氣體進行增濕。由于對增濕器流阻與水交換效率的要求，因此增濕器需要大量的交換面積，導(dǎo)致增濕器體積大、成本高，且增濕器壽命受膜的影響較大。

4、希望提供一種改進的用于燃料電池的空氣增濕器，特別是關(guān)于如何降低成本。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提供一種用于燃料電池的空氣增濕器，目的是降低成本。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：用于燃料電池的空氣增濕器，包括前段通道切換系統(tǒng)、后段通道切換系統(tǒng)和用于對流向電堆的空氣進行加濕的加濕系統(tǒng)，前段通道切換系統(tǒng)與加濕系統(tǒng)、氣源和尾排系統(tǒng)連接，后段通道切換系統(tǒng)與電堆和加濕系統(tǒng)連接，后段通道切換系統(tǒng)設(shè)置成用于將電堆排出的水引導(dǎo)至加濕系統(tǒng)。

3、所述加濕系統(tǒng)位于所述前段通道切換系統(tǒng)和所述后段通道切換系統(tǒng)之間，后段通道切換系統(tǒng)位于所述電堆和加濕系統(tǒng)之間。

4、所述加濕系統(tǒng)包括增儲濕罐，增儲濕罐至少設(shè)置兩個，增儲濕罐與所述前段通道切換系統(tǒng)和后段通道切換系統(tǒng)連接，增儲濕罐設(shè)置成用于接收來自所述前段通道切換系統(tǒng)的空氣并對空氣進行加濕，且可用于接收來自所述后段通道切換系統(tǒng)的水。

5、所述加濕系統(tǒng)中，至少一個所述增儲濕罐設(shè)置成用于接收來自所述前段通道切換系統(tǒng)的空氣并對空氣進行加濕，至少一個所述增儲濕罐設(shè)置成用于接收來自所述后段通道切換系統(tǒng)的水。

6、設(shè)置加熱裝置，加熱裝置設(shè)置成用于對正在接收來自所述前段通道切換系統(tǒng)的空氣的所述增儲濕罐進行加熱。

7、設(shè)置降溫裝置，降溫裝置設(shè)置成用于對正在接收來自所述后段通道切換系統(tǒng)的水的所述增儲濕罐進行降溫。

8、所述增儲濕罐設(shè)置兩個。

9、所述前段通道切換系統(tǒng)包括第一切換閥，第一切換閥與所述氣源和所述加濕系統(tǒng)連接。

10、所述后段通道切換系統(tǒng)包括第二切換閥，第二切換閥與所述電堆和所述加濕系統(tǒng)連接。

11、本發(fā)明還提供了一種燃料電池系統(tǒng)，包括所述的用于燃料電池的空氣增濕器。

12、本發(fā)明的用于燃料電池的空氣增濕器，通過將儲水與加濕動作分離，可顯著降低增濕系統(tǒng)體積和成本，并能提高使用壽命。

技術(shù)特征：

1.用于燃料電池的空氣增濕器，其特征在于：包括前段通道切換系統(tǒng)、后段通道切換系統(tǒng)和用于對流向電堆的空氣進行加濕的加濕系統(tǒng)，前段通道切換系統(tǒng)與加濕系統(tǒng)、氣源和尾排系統(tǒng)連接，后段通道切換系統(tǒng)與電堆和加濕系統(tǒng)連接，后段通道切換系統(tǒng)設(shè)置成用于將電堆排出的水引導(dǎo)至加濕系統(tǒng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的空氣增濕器，其特征在于：所述加濕系統(tǒng)位于所述前段通道切換系統(tǒng)和所述后段通道切換系統(tǒng)之間，后段通道切換系統(tǒng)位于所述電堆和加濕系統(tǒng)之間。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的空氣增濕器，其特征在于：所述加濕系統(tǒng)包括增儲濕罐，增儲濕罐至少設(shè)置兩個，增儲濕罐與所述前段通道切換系統(tǒng)和后段通道切換系統(tǒng)連接，增儲濕罐設(shè)置成用于接收來自所述前段通道切換系統(tǒng)的空氣并對空氣進行加濕，且可用于接收來自所述后段通道切換系統(tǒng)的水。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于燃料電池的空氣增濕器，其特征在于：所述加濕系統(tǒng)中，至少一個所述增儲濕罐設(shè)置成用于接收來自所述前段通道切換系統(tǒng)的空氣并對空氣進行加濕，至少一個所述增儲濕罐設(shè)置成用于接收來自所述后段通道切換系統(tǒng)的水。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于燃料電池的空氣增濕器，其特征在于：設(shè)置加熱裝置，加熱裝置設(shè)置成用于對正在接收來自所述前段通道切換系統(tǒng)的空氣的所述增儲濕罐進行加熱。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于燃料電池的空氣增濕器，其特征在于：設(shè)置降溫裝置，降溫裝置設(shè)置成用于對正在接收來自所述后段通道切換系統(tǒng)的水的所述增儲濕罐進行降溫。

7.根據(jù)權(quán)利要求3至6任一所述的用于燃料電池的空氣增濕器，其特征在于：所述增儲濕罐設(shè)置兩個。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一所述的用于燃料電池的空氣增濕器，其特征在于：所述前段通道切換系統(tǒng)包括第一切換閥，第一切換閥與所述氣源和所述加濕系統(tǒng)連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一所述的用于燃料電池的空氣增濕器，其特征在于：所述后段通道切換系統(tǒng)包括第二切換閥，第二切換閥與所述電堆和所述加濕系統(tǒng)連接。

10.燃料電池系統(tǒng)，其特征在于：包括權(quán)利要求1至9任一所述的用于燃料電池的空氣增濕器。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于燃料電池的空氣增濕器，包括前段通道切換系統(tǒng)、后段通道切換系統(tǒng)和用于對流向電堆的空氣進行加濕的加濕系統(tǒng)，前段通道切換系統(tǒng)與加濕系統(tǒng)、氣源和尾排系統(tǒng)連接，后段通道切換系統(tǒng)與電堆和加濕系統(tǒng)連接，后段通道切換系統(tǒng)設(shè)置成用于將電堆排出的水引導(dǎo)至加濕系統(tǒng)。本發(fā)明的用于燃料電池的空氣增濕器，通過將儲水與加濕動作分離，可顯著降低增濕系統(tǒng)體積和成本，并能提高使用壽命。本發(fā)明還公開了一種燃料電池系統(tǒng)。

技術(shù)研發(fā)人員：范冬琪,顧灶德,吳海龍,朱嘉煒
受保護的技術(shù)使用者：安徽瑞氫動力科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19