[發(fā)明專利]一種燃料電池進氣加濕系統(tǒng)以及加濕調(diào)控方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211117090.3
• 申請日: 2022-09-14
• 公開（公告）號: CN115621502A
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫柏剛;羅慶賀;張詩蔚
• 申請（專利權(quán)）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(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11017
• 代理人: 韓登營

本申請?zhí)峁┝巳剂想姵剡M氣加濕系統(tǒng)，包括：空氣濾清器；空氣壓縮機；中冷器；膜加濕器；換熱型加熱器；換熱型加熱器第三通路入口與膜加濕器第一通路出口相連；燃料電池電堆入口與換熱型加熱器第三通路出口相連；第一電控三通閥入口與燃料電池電堆陰極側(cè)出口相連；第一電控三通閥第一出口與換熱型加熱器第四通路入口相連；第二電控三通閥入口與第一電控三通閥第二出口相連接；第二電控三通閥第一出口與膜加濕器第二通路入口側(cè)相連；旁通閥第一入口與第二電控三通閥第二出口相連；旁通閥第二入口與換熱型加熱器第四通路出口相連；旁通閥第三入口與膜加濕器第二通路出口相連。本申請有利于實現(xiàn)對溫度、濕度的精確控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種燃料電池進氣加濕系統(tǒng)以及加濕調(diào)控方法。

背景技術(shù)

目前燃料電池加濕過程主要由外加濕方式實現(xiàn)，而配備的加濕裝置通常不具備濕度、溫度精確控制能力。隨著電堆的發(fā)展，膜越做越薄，堆內(nèi)的自加濕性能增強，但是由于陰陽極尾氣帶走水而堆內(nèi)高速流動，依舊會導致膜水含量不足或膜水含量分配不均問題，進氣需要加濕，但加濕量范圍變大(水含量較充足，要求小加濕量或不加濕；水含量低時要求大加濕量)，且為了電堆的高性能運行，需要精確控制進堆的水濃度以及進堆空氣的溫度。現(xiàn)有技術(shù)中，加濕過程伴隨熱量傳遞，控制濕度的同時會影響溫度，傳統(tǒng)膜加濕器存在溫、濕度耦合特性。

因此，本專利提出一種燃料電池進氣加濕系統(tǒng)以及一種燃料電池進氣加濕調(diào)控方法，可實現(xiàn)對溫度、濕度的解耦精確控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種可快速調(diào)控溫度和濕度的加濕技術(shù)，以克服現(xiàn)有進氣系統(tǒng)中存在的不足。根據(jù)電堆工況需求，保持進氣濕度和溫度維持在最佳區(qū)間，滿足燃料電池電堆運行要求，避免膜電極內(nèi)部出現(xiàn)溫度過高、水淹或饑餓狀態(tài)。

本發(fā)明的另一目的是提供一種燃料電池進氣加濕系統(tǒng)溫度和濕度同時可以快速響應調(diào)控的方法。保證電堆內(nèi)部水熱平衡管理，進一步提升燃料電池電堆的輸出性能，提高燃料電池電堆的壽命。

有鑒于此：本申請第一方面提供了一種燃料電池進氣加濕系統(tǒng)，包括：

空氣濾清器1；

空氣壓縮機2；所述空氣壓縮機2的入口與所述空氣濾清器1的出口相連接；

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(cè)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(cè)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(nèi)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(nèi)部的含水量信息；