[實用新型]給燃料電池堆提供加濕的陰極流體流的設備和車輛燃料電池系統

有效

• 申請號: 201320133300.8
• 申請日: 2013-03-22
• 公開（公告）號: CN203398223U
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 米洛斯·米拉西斯;弗克·伯格
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 王秀君;劉奕晴

技術領域

在此公開的實施例總體上涉及一種用于將加濕的流體流運送給燃料電池堆的設備和方法。?

背景技術

通常公知的是，許多燃料電池連接在一起以形成燃料電池堆。這樣的堆總體上響應于電化學地將氫和氧轉換成水和能量來提供電流。電流用于給車輛或其它合適的機構中的各種電裝置提供電力。?

燃料電池膜的固有缺陷是膜需要濕潤才能適當地操作。由于這個條件，需要額外的子系統來適當地對膜進行加濕。在汽車環境中的燃料電池運行過程中，燃料電池以低功率（即，電流密度）運行，導致加濕需求加大，因為正在產生的產物水不足。?

傳統的系統將供給的空氣和氫氣流中的水輸送到燃料電池堆，以確保這樣的膜保持濕潤。在可能需要確保膜保持濕潤的同時，應當考慮到不要將太多的水供應到空氣和氫氣流中，因為這樣過多的水會堵塞燃料電池中的膜并且會導致燃料電池堆的運轉效率低。?

下面闡述加濕與燃料電池關聯的空氣流的一個示例。?

授予Toshikatsu等人的第JP20100198743號日本專利公布公開了一種燃料電池系統，該燃料電池系統包括燃料電池，在該燃料電池中，供給氧化劑氣體和燃料氣體。燃料電池通過這些氧化劑氣體和燃料氣體的電化學反應產生電能。燃料電池系統還包括加濕器和壓縮機，加濕器將從燃料電池排放的氧化劑氣體中所含有的水分轉移到將被供應給燃料電池的氧化劑氣體，壓縮機將由加濕器加濕的氧化劑氣體壓縮并送到燃料電池。燃料電池系統還包括冷凝裝置，該冷凝裝置將從燃料電池排放的電能生產所產生的水冷凝并儲存。由冷凝裝置儲存的冷凝水被供應給燃料電池上游的加濕器和壓縮機之間的間隔。?

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種將加濕的陰極流體流提供給燃料電池堆的設備，所述設備能夠將足夠水平的濕氣提供給接著將被提供給燃料電池堆的陰極流。?

公開了一種將加濕的陰極流體流提供給燃料電池堆的設備。所述設備包括包含膜的第一加濕器以及壓縮機。第一加濕器被構造成接收陰極流體流并利用來自于再循環的流體流的水給陰極流體流加濕，以提供第一加濕的陰極流。壓縮機被構造為接收第一加濕的陰極流并提供第一加壓加濕的陰極流。壓縮機還被構造成在第一加濕器上產生壓差，從而用水對膜進行加濕。?

本實用新型提供一種用于給燃料電池堆提供加濕的陰極流體流的設備，該設備包括：第一加濕器，包括膜，并被構造成接收陰極流體流以及用來自于再循環的流體流的水對所述陰極流體流進行加濕，以提供第一加濕的陰極流；壓縮機，被構造成：接收所述第一加濕的陰極流；提供第一加壓加濕的陰極流；以及在所述第一加濕器上產生壓力差，從而用所述水加濕所述膜。?

所述第一加濕器可包括第一出口，該第一出口用于提供第一加濕的陰極流，所述壓縮機可包括第一入口，該第一入口用于直接接收來自于所述第一出口的第一加濕的陰極流。?

所述設備還可包括第二加濕器，該第二加濕器可被構造成接收所述第一加壓加濕的陰極流以及所述再循環的流體流，并用所述水加濕所述第一加壓加濕的流體流，以將最終的加壓加濕的流體流提供給所述燃料電池堆。?

所述第一加濕器和所述第二加濕器均可以是氣體對氣體加濕器。?

所述第二加濕器可被構造成接收溫度高于所述第一加濕的陰極流的溫度的所述第一加壓加濕的陰極流，從而使得所述第二加濕器能夠將來自于所述再循環的流體流的額外的水加到所述第一加壓加濕的陰極流上，以提供最終的加壓加濕的陰極流。?

所述第二加濕器可包括第一入口和第一出口，所述第二加濕器的第一入口可用于接收來自于所述燃料電池堆的再循環的流體流，所述第二加濕器的第一出口可用于提供所述再循環的流體流，所述第一加濕器可包括用于接收來自于所述第二加濕器的第一出口的再循環的流體流的第一入口。?

所述第一加濕器可包括：第一入口，用于接收所述陰極流體流；第二入口，用于接收所述再循環的流體流；第三入口，用于接收所述第一加壓加濕?的陰極流。?

所述第一加濕器還可被構造成利用所述水對所述第一加壓加濕的陰極流進行加濕，以將最終的加壓加濕的陰極流提供給所述燃料電池堆。?

所述第一加濕器可被構造成接收溫度高于所述第一加壓加濕的陰極流的所述第一加壓加濕的陰極流，從而使得所述第二加濕器能夠將來自于所述再循環的流體流的額外的水添加到所述第一加壓加濕的陰極流內，以提供所述最終的加壓加濕的陰極流。?