[實用新型]一種燃料電池空氣取水裝置

有效

• 申請號: 201720104524.4
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN206467721U
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 吳波;楊宇飛;柴國民;歐陽瑞;郝義國;熊鋼
• 申請（專利權）人: 武漢地質資源環境工業技術研究院有限公司
• 主分類號: E03B3/28
• 分類號: E03B3/28;H01M8/22
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司42238
• 代理人: 馮必發,郝明琴

1.一種燃料電池空氣取水裝置，其特征在于，包括燃料電池系統、凝水處理系統和蒸氣壓縮式制冷系統，所述蒸氣壓縮式制冷系統包括直流制冷壓縮機、冷凝器、節流元件和蒸發器，所述直流制冷壓縮機、冷凝器、節流元件和蒸發器依次連接構成制冷劑回路，所述燃料電池系統生成直流電，所述直流電被轉換成穩定直流電，所述穩定直流電驅動直流制冷壓縮機運轉，所述凝水處理系統設在蒸發器的下方，所述蒸發器外側的空氣向蒸發器放熱，所述蒸發器外側的空氣在蒸發器的表面冷凝成水珠，所述水珠滴落在凝水處理系統上，所述水珠經凝水處理系統處理后輸出。

2.根據權利要求1所述的燃料電池空氣取水裝置,其特征在于，所述燃料電池系統包括氫氣供應回路、空氣供應回路、燃料電池電堆和直流-直流變換器，所述氫氣供應回路和空氣供應回路均連接燃料電池電堆，所述氫氣供應回路供應氫氣，所述空氣供應回路供應空氣，氫氣和空氣中的氧氣在燃料電池電堆中發生反應生成直流電，所述直流-直流變換器將直流電轉換成穩定直流電，反應后剩余的微量氫氣經第一電磁閥排出到空氣中，反應后的空氣乏氣排放到空氣中。

3.根據權利要求2所述的燃料電池空氣取水裝置,其特征在于，所述氫氣供應回路包括高壓儲氫容器、減壓閥、單向閥、手動截止閥和防爆電磁閥，所述高壓儲氫容器、減壓閥、單向閥、手動截止閥和防爆電磁閥依次連接，氫氣從高壓儲氫容器出來，依次經過減壓閥、單向閥、手動截止閥和防爆電磁閥進入質子交換膜燃料電池電堆；所述空氣供應回路包括空氣濾清器和空氣壓縮機，所述空氣濾清器和空氣壓縮機依次連接，空氣經過空氣濾清器處理后進入空氣壓縮機，所述空氣壓縮機將空氣升壓，并送入燃料電池電堆。

4.根據權利要求1所述的燃料電池空氣取水裝置，其特征在于，所述燃料電池空氣取水裝置還包括輔助散熱系統，所述輔助散熱系統、燃料電池系統和冷凝器依次連通構成冷卻水回路，所述輔助散熱系統向燃料電池系統供應冷卻水并讓冷卻水吸收燃料電池系統的反應熱，吸收了燃料電池系統反應熱的冷卻水從燃料電池系統中流出，并流入冷凝器帶走冷凝熱，再流回輔助散熱系統中被冷卻，所述輔助散熱系統將冷卻后的冷卻水循環供應給燃料電池系統。

5.根據權利要求4所述的燃料電池空氣取水裝置，其特征在于，所述輔助散熱系統包括散熱器、散熱風機、水泵和旁通閥，所述散熱風機加速散熱器外部空氣的對流，所述旁通閥和散熱器并聯，所述水泵從散熱器的底部抽冷卻水，并泵入燃料電池系統，所述散熱器中的冷卻水的水溫通過散熱風機和旁通閥調節，當冷卻水的水溫較高時，散熱風機的轉速加大，同時旁通閥關閉；當冷卻水的水溫較低時，散熱風機的轉速減小，同時旁通閥打開；所述輔助散熱系統還包括膨脹水箱和水過濾器，所述膨脹水箱連通散熱器，所述膨脹水箱為散熱器供應冷卻水并提供冷卻水的水溫變化時所需的體積膨脹空間，所述水過濾器設在水泵和散熱器之間。

6.根據權利要求1所述的燃料電池空氣取水裝置，其特征在于，所述冷凝器為冷媒—水換熱器，所述節流元件為毛細管、熱力膨脹閥或電子膨脹閥，所述蒸發器為冷板蒸發器，所述冷板蒸發器包括平板和制冷劑流道，所述制冷劑流道設在平板的內部，所述制冷劑流道的兩端分別連通直流制冷壓縮機和節流元件，所述冷板蒸發器的外表面與空氣直接接觸，所述冷板蒸發器采用直立放置或傾斜放置。

7.根據權利要求1所述的燃料電池空氣取水裝置，其特征在于，所述直流制冷壓縮機將制冷劑氣體壓縮為高溫高壓氣體，所述高溫高壓氣進入冷凝器，所述高溫高壓氣在冷凝器中冷凝成高溫高壓液體，所述高溫高壓液體流經節流元件變為低溫低壓的氣液混合物，所述氣液混合物流入蒸發器，所述氣液混合物在蒸發器中吸收蒸發器外側空氣的熱量，并再次蒸發為制冷劑氣體，所述直流制冷壓縮機的吸氣口將制冷劑氣體吸入直流制冷壓縮機內，制冷劑氣體在直流制冷壓縮機內再次被壓縮，所述蒸發器外側的空氣在蒸發器的表面冷凝成水珠，所述水珠在重力的作用下滴到蒸發器下方的凝水處理系統上。

8.根據權利要求1所述的燃料電池空氣取水裝置，其特征在于，所述蒸發器的一側設有風扇，所述風扇驅動空氣流向蒸發器的外側，所述蒸氣壓縮式制冷系統還包括干燥過濾器，所述干燥過濾器設在冷凝器和節流元件之間，所述干燥過濾器過濾高溫高壓液體中的雜質和水分。

9.根據權利要求1所述的燃料電池空氣取水裝置，其特征在于，所述凝水處理系統包括接水盤、紫外線發生裝置、水過濾器和取水閥，所述紫外線發生裝置設在接水盤的上方，所述接水盤的底部設有水管，所述水管上設有水過濾器和取水閥，所述接水盤接從蒸發器滴下的水珠，落在接水盤中的水珠通過紫外線發生裝置殺菌處理，即得到純凈水，所述取水閥控制純凈水的流出。