[發明專利]一種增濕器、車輛、燃料電池系統及其增濕系統

在審

• 申請號: 201711445107.7
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN109980250A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 孟德水;李飛強;張龍海;李進
• 申請（專利權）人: 鄭州宇通客車股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04119
• 分類號: H01M8/04119
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 王子龍

本發明涉及一種增濕器、車輛、燃料電池系統及其增濕系統。增濕器包括增濕部分、去濕部分以及跨設在兩部分上以實現兩部分的水分傳導的傳導介質，增濕部分包括干空氣進口和濕空氣出口，去濕部分包括濕空氣進口和去濕空氣出口，增濕器還包括水容器，水容器通過補水管與所述傳導介質連接，增濕器還包括控制補水管的補水量的流量控制閥。本發明提供一種新型濕度可調增濕器，增濕器自帶水容器，水容器可實現充水或者在反應過程中補水，并通過流量控制閥控制向傳導介質補水的水量，使得在傳導介質的水分不足以滿足增濕部分的水分需求時，可通過水容器及流量控制閥等補充定量的水分，從而滿足對干空氣補水濕度的控制，實現濕度的合理調配。

技術領域

本發明涉及一種增濕器、車輛、燃料電池系統及其增濕系統。

背景技術

隨著環境和能源等問題的日益突出，燃料電池汽車被認為是替代內燃機汽車的未來發展方向之一。燃料電池以氫氣和氧氣為燃料，具有效率高、無污染、功率密度高、低溫啟動等優點，受到人們越來越多的關注。目前，世界各大汽車公司都逐漸推出了自己的燃料電池車輛，如豐田的Mirai等，燃料電池汽車市場具有廣闊的發展前景。

增濕系統是質子交換膜燃料電池中最重要的子系統之一，主要分為自增濕和外增濕兩類。自增濕是將增濕技術集成至燃料電池，無需外加增濕裝置，這種增濕對電堆選型及系統控制具有較高要求。另外一類為外增濕，主要方法為在反應氣體前（通常為空氣側）增加一個增濕器，對進氣進行增濕。因此，燃料電池空氣側增濕系統的設計與控制是一項關鍵核心技術。

申請公布號為CN106532085A的專利公開了一種用于控制燃料電池膜加濕器加濕量的設備和方法，該專利通過調節組成用于燃料電池膜加濕器的中空纖維膜內部和外部之間的濕氣體的分壓力差，來相對于供應至燃料電池的空氣側濕度控制。具體實施方法：當所測量的濕度等于或大于參考值時，通過減小或阻塞從燃料電池供應至膜加濕器的濕空氣量，來增加膜加濕器的中控纖維膜的壓力；當所測量的濕度小于參考值時，通過阻塞膜加濕器的出口來增加膜加濕器的中空纖維內部和外部的壓力。通過改變壓力來控制濕度的上述方法有兩個方面缺點：1）內部壓力的增加使對空壓機的負荷增大，內部壓力的降低會影響燃料電池性能；2）壓力的變化影響膜兩側的壓差，容易造成膜機械損傷。

公開號為CN1567624A的專利公開了一種高效燃料電池的增濕系統，該空氣輸送裝置的出口與燃料電池堆的空氣進口連接，該燃料電池堆的空氣出口與增濕器的濕空氣進口連接，增濕器的去濕空氣出口與大氣相通。但是，此專利增濕程度依賴電堆產生的水量大小，不具備濕度調節能力，不能實現有效濕度調節。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可囤積水分并在增濕部分缺水時進行水分補償的增濕器；本發明的目的還在于提供一種使用上述增濕器的燃料電池增濕系統、燃料電池系統和車輛。

為實現上述目的，本發明的增濕器采用如下的方案：

方案1：增濕器包括增濕部分、去濕部分以及跨設在兩部分上以實現兩部分的水分傳導的傳導介質，增濕部分包括干空氣進口和濕空氣出口，去濕部分包括濕空氣進口和去濕空氣出口，增濕器還包括水容器，水容器通過補水管與所述傳導介質連接，增濕器還包括控制補水管的補水量的流量控制閥。

有益效果：本發明提供一種新型濕度可調增濕器，增濕器自帶水容器，水容器可實現充水或者在反應過程中補水，并通過流量控制閥控制向傳導介質補水的水量，使得在傳導介質的水分不足以滿足增濕部分的水分需求時，可通過水容器及流量控制閥等補充定量的水分，從而滿足對干空氣補水濕度的控制，實現濕度的合理調配。

方案2：在方案1的基礎上進一步作如下改進，增濕器還包括氣液分離器，氣液分離器與所述濕空氣進口連接以對進入增濕器的濕空氣進行氣液分離，氣液分離器的液路與所述水容器連接、氣路通向所述去濕空氣出口。

有益效果：氣液分離器的設置以及與水容器的結合可實現對濕空氣的氣液分離及液體收集、儲存，實現自動儲水的功能。