[發明專利]用于冷卻燃料電池的增壓空氣的冷卻方法和系統以及三流體增壓空氣冷卻器

有效

• 申請號: 201380021033.8
• 申請日: 2013-02-26
• 公開（公告）號: CN104247119B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: D·范迪維斯;C·A·紹爾
• 申請（專利權）人: 達納加拿大公司
• 主分類號: H01M8/0267
• 分類號: H01M8/0267;H01M8/04014;H01M8/04119
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 江漪

1.一種用于冷卻燃料電池系統中的加壓陰極空氣氣流的冷卻方法，所述燃料電池系統包括燃料電池堆、包括氣－氣增壓空氣冷卻器的第一增壓空氣冷卻器、氣－氣濕度調節器以及第二增壓空氣冷卻器，其中，所述冷卻方法包括：

(a)提供具有第一溫度T₁的加壓陰極空氣氣流；

(b)使所述加壓陰極空氣氣流通過所述第一增壓空氣冷卻器并與來自所述燃料電池堆的陰極廢氣流發生熱交換，其中，在所述第一增壓空氣冷卻器進口處，所述陰極廢氣流具有第二溫度T₂，并且在所述第一增壓空氣冷卻器出口處，所述加壓陰極空氣氣流被冷卻至第三溫度T₃；

(c)使所述加壓陰極空氣氣流通過所述第二增壓空氣冷卻器，并與液體冷卻劑或氣體冷卻劑發生熱交換，所述液體冷卻劑或氣體冷卻劑在所述第二增壓空氣冷卻器的冷卻劑進口處具有第四溫度T₄，其中，在所述第二增壓空氣冷卻器出口處，所述加壓陰極空氣氣流被冷卻至第五溫度T₅；

(d)使所述加壓陰極空氣氣流以及所述陰極廢氣流通過所述氣－氣濕度調節器，其中，在所述濕度調節器中，水蒸氣從陰極廢氣流轉移給加壓陰極空氣氣流；以及

(e)將所述加壓陰極空氣氣流運送至所述燃料電池堆的陰極空氣進口；

其中，所述陰極廢氣流在通過所述第一增壓空氣冷卻器之前穿過所述氣－氣濕度調節器，因而，所述陰極廢氣流以其在所述氣－氣濕度調節器的進口處所處的略升高的第六溫度T₆進入所述濕度調節器，并且被以所述第五溫度T₅進入所述濕度調節器的所述加壓陰極空氣氣流略微冷卻；

且其中，所述加壓陰極空氣氣流在通過所述第二增壓空氣冷卻器之后并且在進入所述燃料電池堆的陰極空氣進口之前通過所述氣－氣濕度調節器。

2.如權利要求1所述的方法，其中，在正常操作狀態下T₂<T₃<T₁。

3.如權利要求1所述的方法，其中，在正常操作狀態下T₄<T₅<T₃。

4.如權利要求1所述的方法，其中，在所述氣－氣濕度調節器的出口處，所述加壓陰極空氣氣流處于第七溫度T₇，其中，在正常操作狀態下T₅<T₇<T₆。

5.如權利要求4所述的方法，其中，在正常操作狀態下T₂<T₆。

6.如權利要求1所述的方法，其中，所述第二增壓空氣冷卻器是液－氣增壓空氣冷卻器，且其中，所述液體冷卻劑從燃料電池系統內的一個或多個其他熱源吸收熱。

7.如權利要求1所述的方法，其中，通過所述第一增壓空氣冷卻器從所述加壓陰極空氣氣流移除的熱能的量大于通過所述第二增壓空氣冷卻器從所述加壓陰極空氣氣流移除的熱能的量。