[發明專利]集成式增濕器、燃料電池空氣系統及其工作方法

有效

• 申請號: 202310057511.6
• 申請日: 2023-01-16
• 公開（公告）號: CN115882007B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 王黎明;王棟
• 申請（專利權）人: 國家電投集團氫能科技發展有限公司;寧波綠動氫能科技研究院有限公司
• 主分類號: H01M8/04119
• 分類號: H01M8/04119;H01M8/04746
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

1.一種燃料電池空氣系統的工作方法，其特征在于，所述燃料電池空氣系統包括：進氣管、中冷器、集成式增濕器和出氣管，所述進氣管與所述中冷器的進氣側連通，所述中冷器用于對氣體進行冷卻，所述集成式增濕器包括：

外殼，所述外殼設有濕氣體出口和濕氣體進口，所述外殼的內壁面上設有第一凸臺、第二凸臺、第三凸臺；

芯體，所述芯體包括芯體殼和位于芯體殼內的若干加濕管束，所述第一凸臺、第二凸臺、第三凸臺均與所述芯體殼的外側相抵并與芯體殼之間形成密封，所述芯體位于所述外殼內，所述加濕管束具有膜管入口、膜管出口、加濕氣入口和加濕氣出口，所述濕氣體進口與所述加濕氣入口連通，所述加濕氣出口與所述濕氣體出口連通；

進氣穩壓室和干濕氣體預混室，所述進氣穩壓室位于所述芯體的進氣側并與所述膜管入口連通，所述干濕氣體預混室位于所述芯體的出氣側并與所述膜管出口連通，所述進氣穩壓室還與所述濕氣體出口通過閥門連通，以及與所述干濕氣體預混室通過閥門連通，所述中冷器的出口與所述進氣穩壓室連通，所述出氣管與所述干濕氣體預混室連通；

筒狀的混合室芯體，所述混合室芯體位于所述芯體的出氣側，其內部限定出所述干濕氣體預混室，且其壁面上分布有若干進氣孔，所述第一凸臺與所述第二凸臺、所述芯體殼的外周面之間限定出濕氣體進口穩壓室，所述第二凸臺與所述第三凸臺、所述芯體殼的外周面之間限定出濕氣體出口穩壓室，所述芯體殼的左端開口處還形成有一個與所述混合室芯體的外周面相抵的凸臺，其與所述第三凸臺、所述混合室芯體之間限定出干氣體出氣穩壓室；

所述燃料電池空氣系統的工作方法包括：

當燃料電池處于低負荷階段時，干氣體經過所述進氣管和中冷器進入所述進氣穩壓室，一部分干氣體通過所述膜管入口進入膜管被加濕后，由所述膜管出口進入所述干濕氣體預混室，通過所述出氣管排出，另一部分干氣體通過所述濕氣體出口排出；

當燃料電池處于正常工作狀態，干氣體經過所述進氣管和中冷器進入所述進氣穩壓室，一部分干氣體通過所述膜管入口進入膜管被加濕后，由所述膜管出口進入所述干濕氣體預混室，另一部分干氣體通過閥門進入所述干濕氣體預混室，干濕氣體均勻混合，通過所述出氣管排出。

2.根據權利要求1所述的燃料電池空氣系統的工作方法，其特征在于，所述外殼與所述芯體殼之間徑向上限定出濕氣體進口穩壓室和濕氣體出口穩壓室，所述濕氣體進口與所述濕氣體進口穩壓室連通，所述濕氣體出口穩壓室與所述濕氣體出口連通；

所述芯體殼內設有加濕氣進氣穩壓室和加濕氣出氣穩壓室，所述加濕氣進氣穩壓室與所述加濕氣入口連通，所述加濕氣出氣穩壓室與所述加濕氣出口連通，所述濕氣體進口穩壓室與所述加濕氣進氣穩壓室連通，所述濕氣體出口穩壓室與所述加濕氣出氣穩壓室連通。

3.根據權利要求2所述的燃料電池空氣系統的工作方法，其特征在于，所述濕氣體進口穩壓室和所述濕氣體出口穩壓室均為圍繞所述芯體殼的環形腔室且兩者在所述芯體的軸向向排布，所述濕氣體出口和所述濕氣體進口均設在所述外殼的底部。

4.根據權利要求2或3所述的燃料電池空氣系統的工作方法，其特征在于，所述外殼內還限定出進氣旁通室，所述進氣穩壓室與所述進氣旁通室連通，所述進氣旁通室與所述濕氣體出口穩壓室之間通過進氣旁通閥連通，所述進氣旁通閥設在所述外殼上。

5.根據權利要求4所述的燃料電池空氣系統的工作方法，其特征在于，所述進氣旁通室位于所述濕氣體出口穩壓室的上方，兩者之間通過設在所述外殼上的第一通孔連通，所述進氣旁通閥設在所述第一通孔處。

6.根據權利要求4所述的燃料電池空氣系統的工作方法，其特征在于，還包括泄壓閥，所述泄壓閥設在所述進氣旁通室與所述濕氣體進口穩壓室之間，用于連通所述進氣旁通室與所述濕氣體進口穩壓室。

7.根據權利要求6所述的燃料電池空氣系統的工作方法，其特征在于，所述進氣旁通室位于所述濕氣體進口穩壓室的上方，兩者之間通過設在所述外殼上的第二通孔連通，所述泄壓閥設在所述第二通孔處。