[發明專利]一種燃料電池進氣加濕系統以及加濕調控方法

在審

• 申請號: 202211117090.3
• 申請日: 2022-09-14
• 公開（公告）號: CN115621502A
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 孫柏剛;羅慶賀;張詩蔚
• 申請（專利權）人: 北京氫燃科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04119
• 分類號: H01M8/04119;H01M8/04007;H01M8/04014;H01M8/04701;H01M8/04992
• 代理公司: 北京華夏正合知識產權代理事務所(普通合伙) 11017
• 代理人: 韓登營

1.一種燃料電池進氣加濕系統，其特征在于，包括：

空氣壓縮機(2)；

中冷器(3)，所述中冷器(3)的入口與所述空氣壓縮機(2)的出口相連接；

膜加濕器(4)，包括第一通路、第二通路，所述第二通路中的氣體可對第一通路中的氣體加濕，所述膜加濕器(4)的第一通路入口與所述中冷器(3)的出口相連接；

換熱型加熱器(5)，包括第三通路、第四通路，所述第三通路與第四通路可進行換熱；所述換熱型加熱器(5)的第三通路入口與所述膜加濕器(4)的第一通路出口相連接；

燃料電池電堆(6)，所述燃料電池電堆(6)的入口與所述換熱型加熱器(5)的第三通路出口相連接；

第一電控三通閥(7)，所述第一電控三通閥(7)的入口與所述燃料電池電堆(6)的陰極側出口相連接；所述第一電控三通閥(7)的第一出口與所述換熱型加熱器(5)的第四通路入口相連接；

第二電控三通閥(8)，所述第二電控三通閥(8)的入口與所述第一電控三通閥(7)的第二出口相連接；所述第二電控三通閥(8)的第一出口與所述膜加濕器(4)的第二通路入口側相連接；

旁通閥(9)，所述旁通閥(9)的第一入口與所述第二電控三通閥(8)的第二出口相連接；所述旁通閥(9)的第二入口與所述換熱型加熱器(5)的第四通路出口相連接；所述旁通閥(9)的第三入口與所述膜加濕器(4)的第二通路出口相連接；

溫度傳感器，用于采集所述燃料電池電堆(6)的膜電極內部的溫度信息；

含水量傳感器，用于采集所述燃料電池電堆(6)的膜電極內部的含水量信息；

燃料電池監控子系統(10)，用于獲取所述溫度信息和所述含水量信息，并據此控制所述第一電控三通閥(7)、所述第二電控三通閥(8)和\或所述旁通閥(9)。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述第一電控三通閥(7)、所述第二電控三通閥(8)和\或所述旁通閥(9)為可變截面積的電控三通閥、電控比例閥或者電控旁通閥。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，還包括：

空氣濾清器(1)；其中，所述空氣濾清器(1)的出口與所述空氣壓縮機(2)的入口相連接。

4.一種燃料電池進氣加濕調控方法，用于權利要求1-2任一項所述的燃料電池進氣加濕系統，其特征在于，包括：

通過溫度傳感器采集燃料電池電堆(6)的膜電極內部的溫度信息；

通過含水量傳感器采集燃料電池電堆(6)的膜電極內部的含水量信息；

通過燃料電池監控子系統(10)獲取所述溫度信息和所述含水量信息，并據此控制第一電控三通閥(7)、第二電控三通閥(8)和\或旁通閥(9)。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制所述第一電控三通閥(7)、所述第二電控三通閥(8)和\或所述旁通閥(9)，包括：

通過控制所述第一電控三通閥(7)、所述第二電控三通閥(8)軸向出口和徑向出口的流量分配，以及調節所述旁通閥(9)的入口的流量分配，以使得進入換熱型加熱器(5)和膜加濕器(4)的陰極尾氣流量增多或減少，以調節燃料電池進氣的溫度和濕度。

6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制所述第一電控三通閥(7)、所述第二電控三通閥(8)和\或所述旁通閥(9)，包括：

當燃料電池監控子系統(10)監測和判斷燃料電池電堆(6)的膜內的含水量低于指定閾值范圍的最低值時：

通過控制與膜加濕器(4)連接的第二電控三通閥(8)，增加膜加濕器(4)陰極含濕尾氣流量，減少含濕氣體旁通量；通過控制旁通閥(9)，增大膜加濕器含濕氣體出口背壓，延長加濕時間，以使進氣充分濕潤；通過控制與換熱型加熱器(5)連接的第一電控三通閥(7)，減少通過換熱型加熱器(5)的陰極含熱尾氣流量，以避免因溫度過高造成水分蒸發。