[發(fā)明專利]集成式增濕器、燃料電池空氣系統(tǒng)及其工作方法

有效

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• 申請日: 2023-01-16
• 公開（公告）號: CN115882007B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發(fā)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(fā)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(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

本發(fā)明公開了一種集成式增濕器、燃料電池空氣系統(tǒng)及其工作方法，集成式增濕器包括外殼、芯體、進氣穩(wěn)壓室和干濕氣體預混室，外殼設有濕氣體出口和濕氣體進口，芯體包括芯體殼和位于芯體殼內(nèi)的若干加濕管束，芯體位于外殼內(nèi)，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，濕氣體進口與加濕氣入口連通，加濕氣出口與濕氣體出口連通。進氣穩(wěn)壓室位于芯體的進氣側并與膜管入口連通，干濕氣體預混室位于芯體的出氣側并與膜管出口連通，進氣穩(wěn)壓室還與濕氣體出口通過閥門連通，以及與干濕氣體預混室通過閥門連通。本發(fā)明提供的集成式增濕器本體集成度高，減少了管路使用數(shù)量，降低了成本，提高了安全性。

技術領域

本發(fā)明涉及燃料電池技術領域，尤其是涉及一種集成式增濕器、燃料電池空氣系統(tǒng)及其工作方法。

背景技術

隨著燃料電池系統(tǒng)應用場景的探索擴大，燃料電池系統(tǒng)向著大功率方向邁進已經(jīng)成為趨勢，但目前燃料電池的發(fā)展仍然面臨著體積功率密度較小、占用空間尺寸較大的問題，因此提高燃料電池系統(tǒng)集成度是燃料電池系統(tǒng)研發(fā)的一個重要方向。燃料電池進行電化學反應時，需要通過空氣系向陰極通入具有一定流量、溫度、壓力、濕度的空氣，相關技術中的燃料電池中的空氣系統(tǒng)通常包含獨立的中冷器、膜增濕器、防喘振閥、濕度調(diào)節(jié)閥、背壓閥、陰極及陽極鎖死閥等，占用空間比例較大，集成度低，且具有過多的冗余配置，且導致成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發(fā)明的實施例提出一種集成度高的集成式增濕器。本發(fā)明的實施例還提出一種燃料電池空氣系統(tǒng)以及工作方法。

本發(fā)明實施例的集成式增濕器，包括：外殼，所述外殼設有濕氣體出口和濕氣體進口；芯體，所述芯體包括芯體殼和位于芯體殼內(nèi)的若干加濕管束，所述芯體位于所述外殼內(nèi)，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(wěn)壓室和干濕氣體預混室，所述進氣穩(wěn)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(wěn)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。

本發(fā)明實施例提供的集成式增濕器本體同時具備濕度調(diào)節(jié)和干濕氣體混合功能。干濕氣體在干濕氣體預混室內(nèi)均勻混合，進氣穩(wěn)壓室與濕氣體出口直接通過閥門連通，進氣穩(wěn)壓室還與干濕氣體預混室直接通過閥門連通，不需要額外增加管路，占用空間小。本發(fā)明實施例提供的集成式增濕器本體集成度高，通過一體化集成設計，減少了管路使用數(shù)量，降低了成本，提高了安全性。解決了相關技術中燃料電池空氣系統(tǒng)在提供一定溫度和濕度的壓力空氣時，采用獨立零件過多而導致燃料電池系統(tǒng)結構冗雜、使用成本較高、占用空間較大的問題。

在一些實施例中，所述外殼與所述芯體殼之間徑向上限定出濕氣體進口穩(wěn)壓室和濕氣體出口穩(wěn)壓室，所述濕氣體進口與所述濕氣體進口穩(wěn)壓室連通，所述濕氣體出口穩(wěn)壓室與所述濕氣體出口連通；

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

在一些實施例中，所述濕氣體進口穩(wěn)壓室和所述濕氣體出口穩(wěn)壓室均為圍繞所述芯體殼的環(huán)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。

在一些實施例中，所述外殼內(nèi)還限定出進氣旁通室，所述進氣穩(wěn)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(wěn)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。

在一些實施例中，所述進氣旁通室位于所述濕氣體出口穩(wěn)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。