[實用新型]一種提高燃料電池壽命的空氣系統

有效

• 申請號: 200820232031.X
• 申請日: 2008-12-22
• 公開（公告）號: CN201360027Y
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發明（設計）人: 侯中軍;孫茂喜;王宇晨;丁鵬
• 申請（專利權）人: 新源動力股份有限公司
• 主分類號: H01M8/24
• 分類號: H01M8/24;H01M8/04
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司
• 代理人: 高永德

技術領域

本實用新型屬于燃料電池領域，尤其涉及質子交換膜燃料電池空氣增濕系統。

背景技術

質子交換膜燃料電池可以用作車、船的動力裝置。以質子交換膜燃料電池為動力裝置的發動機的工作方式與內燃機類似，必須連續不斷地把氫燃料和氧化劑送入電池，并連續排出反應產物水和一定的廢熱以維持電池物料與熱的平衡。所以為維持質子交換膜燃料電池發動機系統連續工作，通常包括空氣系統、氫氣系統和冷卻部分。空氣系統向燃料電池提供具有一定壓力、濕度溫度的空氣量，保證氧化劑的供應；氫氣系統提供具有相應壓力、濕度和溫度的氫氣量，滿足還原劑的需求；冷卻部分保證燃料電池需要的工作溫度。

目前使用的質子交換膜燃料電池發動機的燃料電池的空氣系統，包括燃料電池堆、空氣濾清器、風機、濕焓裝換裝置和空氣尾排。現有的燃料電池的空氣系統可以滿足正常情況下的空氣增濕，其不足是：當燃料電池發動機在怠速啟動和急劇加載時，由于系統沒有開始正常工作，濕焓轉換裝置還不具有對干空氣進行充分增濕的能力，會使干空氣進入燃料電池，干空氣會降低燃料電池的使用壽命。

發明內容

本實用新型就是克服現有空氣系統存在的上述不足，提供的一種提高燃料電池壽命的空氣系統。

本實用新型的技術方案是：一種提高燃料電池壽命的空氣系統，包括燃料電池堆、空氣濾清器、風機、濕焓裝換裝置和空氣尾排，空氣濾清器的空氣出口用管路連接風機的入口，風機的出口用管路連接濕焓轉換裝置的新鮮空氣入口，濕焓轉換裝置由增濕部分和分水部分組成，濕焓轉換裝置的新鮮空氣出口用管路連接燃料電池堆的空氣入口，燃料電池堆的空氣出口用管路連接濕焓轉換裝置的廢舊空氣進口，其特征在于：所述的空氣系統中增設一個由控制器控制的輔助增濕裝置和水箱，輔助增濕裝置的一端連接在水箱的出水口上，輔助增濕裝置的另一端設兩個接口，接在濕焓轉換裝置的增濕部分和分水部分之間。

本實用新型所述的一種提高燃料電池壽命的空氣系統，其結構在于所述的輔助增濕裝置由噴頭、電磁閥、水泵和控制器構成，噴頭用封閉腔體封閉，封閉腔體上設有兩個接口，接在濕焓轉換裝置的增濕部分和分水部分之間，噴頭的進水口用管路與電磁閥出水端連接，電磁閥的進水端用管路與水泵的出水口連接，水泵的進水口用管路與水箱的出水口連接，控制器用電路與電磁閥和水泵連接。水箱與空氣系統的分水器用管路連接。

本實用新型所述的一種提高燃料電池壽命的空氣系統，其結構在于所述的輔助增濕裝置的控制器是單片機或者是在燃料電池控制系統中增設的輔助增濕裝置的控制模塊。

本實用新型的工作原理是：燃料電池發動機在怠速啟動和急劇加載時，風機將新鮮干燥的空氣送進濕焓轉換裝置，這時，濕焓轉換裝置不具有對新鮮干燥的空氣加濕的能力。在燃料電池發動機怠速啟動和急劇加載的同時，輔助增濕裝置的控制器向輔助增濕裝置中的電磁閥和水泵發出指令，打開電磁閥，啟動水泵。新鮮干燥的空氣從濕焓轉換裝置的出氣口出來后進入輔助增濕裝置，輔助增濕裝置通過水泵從水箱中抽取一定量的水，由噴頭噴出將干燥的空氣潤濕，經濕焓轉換裝置分水部分分離出液態大水滴后，新鮮濕潤的空氣進入電池堆。從而使燃料電池發動機在怠速啟動和急劇加載時，進入燃料電池堆的依然是新鮮濕潤的空氣。

發動機第一次啟動時，水箱內加滿水，發動機正常運行時濕焓轉換裝置分水部分分離出液態水和噴水回收的液態水回收到水箱，與噴水消耗的水量基本相等，可實現消耗水和回收水平衡，不需頻繁加水。

本實用新型的優點是能滿足燃料電池發動機怠速啟動和急劇變載時對燃料電池空氣系統的增濕需求，從而提高燃料電池發動機的使用壽命。

附圖說明

本實用新型共有二幅附圖，其中

附圖1為本實用新型的燃料電池空氣系統結構示意圖；

附圖2為現有的燃料電池空氣系統結構示意圖。

附圖中，1、料電池堆??2、空氣濾清器??3、風機4、濕焓轉換裝置??401、增濕部分??402、分水部分??5、空氣尾排出口??6、輔助增濕裝置??601、噴頭602、電磁閥??603、水泵??7、水箱

具體實施方式

下面結合附圖給出的實施例對本實用新型作進一步說明。本實施例是在原有的燃料電池的空氣系統中，在水箱(7)的出水口和濕焓轉換裝置(4)的與燃料電池堆(1)的空氣出口連接的進口之間的通道上增設了一套輔助增濕裝置(6)，輔助增濕裝置(6)由陶瓷噴頭(601)、兩位常閉電磁閥(602)、隔膜水泵(603)構成，噴頭(601)密封連接在濕焓轉換裝置(4)的增濕部分(401)和分水部分(402)之間，陶瓷噴頭(601)的進水口經過電磁閥(602)與水泵(603)的出水口用管路連接，水泵(603)的進水口用管路連接水箱(7)的出水口。在燃料電池的原控制系統中增設一個輔助增濕裝置的控制模塊。控制模塊用電路與電磁閥(602)和水泵(603)的控制裝置連接。