[發明專利]燃料電池的空氣系統和車輛

在審

• 申請號: 202110462245.6
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN114709450A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 韓洪豹;張曉艷
• 申請（專利權）人: 長城汽車股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04089
• 分類號: H01M8/04089;H01M8/04119
• 代理公司: 北京英創嘉友知識產權代理事務所(普通合伙) 11447
• 代理人: 胡婷婷

本公開涉及一種燃料電池的空氣系統和車輛，燃料電池的空氣系統包括具有加濕裝置的供氣回路、水分離裝置和消聲裝置，水分離裝置的出氣口與消聲裝置連通，水分離裝置的出水口通過排水回路與消聲裝置可斷開地連通，加濕裝置的排氣口通過第一排氣回路與水分離裝置連通，加濕裝置的排氣口通過第二排氣回路與消聲裝置連通，空氣系統包括第一工作狀態和第二工作狀態，在第一工作狀態，第一排氣回路打開，排水回路和第二排氣回路關閉；在第二工作狀態，第一排氣回路關閉，排水回路和第二排氣回路打開。通過上述技術方案，能夠對燃料電池所產生的水進行集中有序地排放，提高燃料電池的發電效率，并且能夠有效地解決燃料電池遮擋排水口的問題。

技術領域

本公開涉及車輛技術領域，具體地，涉及一種燃料電池的空氣系統和車輛。

背景技術

質子交換膜燃料電池是一種把存儲在燃料中的化學能通過電化學反應直接轉化為電能的發電裝置，其電解質是一種固體有機膜，在增濕的情況下，該固體有機膜可傳導質子，既作為電解質提供氫離子的通道，又作為隔膜隔離兩極反應氣體。其中，在膜的兩側是氣體電極，由碳紙和催化劑組成，陽極為氫電極，陰極為氧電極。

在陽極側和陰極側分別不斷地供給氫氣和氧氣，通過氧化還原反應，燃料電池就可以不斷地對外輸出電能，并同時產生水。為了排出多余的水，在相關技術中，通常通過增加水分離裝置和儲水裝置對燃料電池氧化還原反應所產生的水進行排放管理。

然而，當前的水管理方式存在著以下問題：一是燃料電池乘用車通常將燃料電池布置在底盤位置，往往存在燃料電池遮擋排水口的問題，影響排水；二是燃料電池所排放的廢氣無論在高負荷工況還是低負荷工況下都需要經過水分離裝置，導致排氣的背壓較大，燃料電池系統將廢氣排放到大氣中需要克服較大的阻力、消耗較大的能量，造成燃料電池系統功耗過高，經濟性低。

發明內容

本公開的目的是提供一種燃料電池的空氣系統和車輛，以能夠對燃料電池所產生的水進行集中有序地排放，提高燃料電池的發電效率，并且能夠有效地解決燃料電池遮擋排水口的問題。

為了實現上述目的，本公開提供一種燃料電池的空氣系統，所述燃料電池的空氣系統包括具有加濕裝置的供氣回路、水分離裝置和消聲裝置，所述水分離裝置的出氣口與所述消聲裝置連通，所述水分離裝置的出水口通過排水回路與所述消聲裝置可斷開地連通，所述加濕裝置的排氣口通過第一排氣回路與所述水分離裝置連通，所述加濕裝置的排氣口通過第二排氣回路與所述消聲裝置連通，所述空氣系統包括第一工作狀態和第二工作狀態，在所述第一工作狀態，所述第一排氣回路打開，所述排水回路和所述第二排氣回路關閉；在所述第二工作狀態，所述第一排氣回路關閉，所述排水回路和所述第二排氣回路打開。

可選地，所述排水回路上設置有電控閥，所述電控閥用于可控制地連通所述排水回路和所述第二排氣回路。

可選地，所述排水回路的入水口與所述水分離裝置的儲水結構連接，所述排水回路的出水口與所述第二排氣回路連接，并且所述排水回路的入水口高于所述排水回路的出水口。

可選地，所述排水回路的入水口與所述水分離裝置的儲水結構連接，所述排水回路的出水口與所述第二排氣回路連接，并且所述排水回路的出水口的氣壓低于所述排水回路的入水口的氣壓。

可選地，所述加濕裝置的排氣口的下游設置有換向閥，所述換向閥包括進氣口、第一排氣口和第二排氣口，所述進氣口與所述加濕裝置的排氣口連通，所述第一排氣口與所述第一排氣回路連通，所述第二排氣口與所述第二排氣回路連通。

可選地，所述第一排氣回路設置有第一開關閥，所述第一開關閥用于控制所述第一排氣回路的通斷，和/或，所述第二排氣回路設置有第二開關閥，所述第二開關閥用于控制所述第二排氣回路的通斷。

可選地，所述空氣系統還包括降壓回路，所述供氣回路包括中冷裝置，所述降壓回路連接在所述中冷裝置的出口和所述加濕裝置的排氣口之間。