[發明專利]一種質子交換膜燃料電池系統用空壓機加濕裝置

在審

• 申請號: 202010896652.3
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN111883804A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 呂志輝;祝喬康;張仕恒
• 申請（專利權）人: 浙江恒友機電有限公司
• 主分類號: H01M8/04119
• 分類號: H01M8/04119;H01M8/04701;H01M8/04828
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明公開了一種質子交換膜燃料電池系統用空壓機加濕裝置，包括：燃料電池；高壓氫氣瓶，連接所述燃料電池的氫氣進口；水泵，連接所述燃料電池的尾排純水出水口；空氣壓縮機，所述空氣壓縮機的排氣口連接所述燃料電池的空氣進口；霧化噴嘴，設置在所述空氣壓縮機的進氣端，并連接所述水泵。本發明利用燃料電池電堆反應完產生的尾排純水，回收利用，然后利用水泵通過霧化噴嘴噴回空氣壓縮機的進氣端，以此來增加空氣的濕度、降低空氣的溫度。

技術領域

本發明屬于燃料電池技術領域，尤其涉及一種質子交換膜燃料電池系統用空壓機加濕裝置。

背景技術

石油的日益緊張，能源的清潔化、多樣化將是未來的主旋律，而以氫氣為能源的燃料電池汽車，更是被市場視為汽車的終極形態。

燃料電池采用氫氧質子交換來產生電能，氫氣采用高壓氫氣瓶來供給，而空氣中因富含21％的氧氣，所以氧氣路采用壓縮空氣來供給。

入電堆的空氣需要滿足溫度、濕度、壓力、流量的要求，世界上主流方案，流量和壓力是由空壓機來控制，溫度由空壓機排氣口的中間冷卻器控制，濕度由電堆前端的加濕器控制，該方案結構復雜、成本高昂、占用系統空間極大，并且其中加濕器技術難度高，大部分的總成廠及車企均需要采購韓國的薄膜加濕器，國內并沒有可選擇的供應商，增加了成本。

發明內容

針對現有技術的問題，本發明提供一種質子交換膜燃料電池系統用空壓機加濕裝置，利用燃料電池電堆反應完產生的尾排純水，回收利用，然后利用水泵通過霧化噴嘴噴回空氣壓縮機的進氣端，以此來增加空氣的濕度、降低空氣的溫度。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種質子交換膜燃料電池系統用空壓機加濕裝置，包括：

燃料電池；

高壓氫氣瓶，連接所述燃料電池的氫氣進口；

水泵，連接所述燃料電池的尾排純水出水口；

空氣壓縮機，所述空氣壓縮機的排氣口連接所述燃料電池的空氣進口；

霧化噴嘴，設置在所述空氣壓縮機的進氣端，并連接所述水泵。

進入燃料電池的空氣必須是絕對無油的氣體，否則會污染損壞電堆，因此空氣壓縮機為高精度間歇式轉子葉片的空壓機，使得壓縮腔內保證絕對的無油潔凈，但這樣的方式帶來的問題是空壓機高壓比的時候，大量的高壓氣體會通過間隙會漏，導致空壓機的溫度急劇上升、溫度的上升又會使得轉子葉片膨脹，造成轉子葉片間的刮擦損壞，所以只能在低壓比區間使用；而燃料電池壓比越高，能量密度也越高的特性，注定未來的壓縮機趨勢是高壓比。因此空氣壓縮機只能在低壓比區間使用和燃料電池需要高壓比一直是矛盾所在。

而采用了本發明的裝置，霧化噴水向空氣壓縮機內噴入水，空氣壓縮機內有了水的介入，彌補了轉子葉片間的間隙，減少了高壓氣體的回流，并降低了空壓機整體的溫度，所以空壓機的壓比可以成倍的提高而空壓機不損壞。

優選地，所述空氣壓縮機的排氣口設置濕度傳感器和溫度傳感器。可以實時監測進入燃料電池的空氣濕度和溫度。

優選地，還包括空氣過濾器，空氣過濾器連接所述空氣壓縮機的進氣端，空氣進入空氣壓縮機之前經過空氣過濾器過濾掉雜質。

優選地，還包括循環水箱，所述燃料電池的尾排純水出水口連接所述循環水箱的進水口，所述水泵連接所述循環水箱的出水口。

優選地，還包括控制器，所述空氣壓縮機、高壓氫氣瓶的閥門、水泵、燃料電池、濕度傳感器和溫度傳感器均與所述控制器信號連接。

本發明由于采用以上技術方案，使其與現有技術相比具有以下的優點和積極效果：