[实用新型]一种提高燃料电池寿命的空气系统

说明书

技术领域

本实用新型属于燃料电池领域，尤其涉及质子交换膜燃料电池空气增湿系统。

背景技术

质子交换膜燃料电池可以用作车、船的动力装置。以质子交换膜燃料电池为动力装置的发动机的工作方式与内燃机类似，必须连续不断地把氢燃料和氧化剂送入电池，并连续排出反应产物水和一定的废热以维持电池物料与热的平衡。所以为维持质子交换膜燃料电池发动机系统连续工作，通常包括空气系统、氢气系统和冷却部分。空气系统向燃料电池提供具有一定压力、湿度温度的空气量，保证氧化剂的供应；氢气系统提供具有相应压力、湿度和温度的氢气量，满足还原剂的需求；冷却部分保证燃料电池需要的工作温度。

目前使用的质子交换膜燃料电池发动机的燃料电池的空气系统，包括燃料电池堆、空气滤清器、风机、湿焓装换装置和空气尾排。现有的燃料电池的空气系统可以满足正常情况下的空气增湿，其不足是：当燃料电池发动机在怠速启动和急剧加载时，由于系统没有开始正常工作，湿焓转换装置还不具有对干空气进行充分增湿的能力，会使干空气进入燃料电池，干空气会降低燃料电池的使用寿命。

发明内容

本实用新型就是克服现有空气系统存在的上述不足，提供的一种提高燃料电池寿命的空气系统。

本实用新型的技术方案是：一种提高燃料电池寿命的空气系统，包括燃料电池堆、空气滤清器、风机、湿焓装换装置和空气尾排，空气滤清器的空气出口用管路连接风机的入口，风机的出口用管路连接湿焓转换装置的新鲜空气入口，湿焓转换装置由增湿部分和分水部分组成，湿焓转换装置的新鲜空气出口用管路连接燃料电池堆的空气入口，燃料电池堆的空气出口用管路连接湿焓转换装置的废旧空气进口，其特征在于：所述的空气系统中增设一个由控制器控制的辅助增湿装置和水箱，辅助增湿装置的一端连接在水箱的出水口上，辅助增湿装置的另一端设两个接口，接在湿焓转换装置的增湿部分和分水部分之间。

本实用新型所述的一种提高燃料电池寿命的空气系统，其结构在于所述的辅助增湿装置由喷头、电磁阀、水泵和控制器构成，喷头用封闭腔体封闭，封闭腔体上设有两个接口，接在湿焓转换装置的增湿部分和分水部分之间，喷头的进水口用管路与电磁阀出水端连接，电磁阀的进水端用管路与水泵的出水口连接，水泵的进水口用管路与水箱的出水口连接，控制器用电路与电磁阀和水泵连接。水箱与空气系统的分水器用管路连接。

本实用新型所述的一种提高燃料电池寿命的空气系统，其结构在于所述的辅助增湿装置的控制器是单片机或者是在燃料电池控制系统中增设的辅助增湿装置的控制模块。

本实用新型的工作原理是：燃料电池发动机在怠速启动和急剧加载时，风机将新鲜干燥的空气送进湿焓转换装置，这时，湿焓转换装置不具有对新鲜干燥的空气加湿的能力。在燃料电池发动机怠速启动和急剧加载的同时，辅助增湿装置的控制器向辅助增湿装置中的电磁阀和水泵发出指令，打开电磁阀，启动水泵。新鲜干燥的空气从湿焓转换装置的出气口出来后进入辅助增湿装置，辅助增湿装置通过水泵从水箱中抽取一定量的水，由喷头喷出将干燥的空气润湿，经湿焓转换装置分水部分分离出液态大水滴后，新鲜湿润的空气进入电池堆。从而使燃料电池发动机在怠速启动和急剧加载时，进入燃料电池堆的依然是新鲜湿润的空气。

发动机第一次启动时，水箱内加满水，发动机正常运行时湿焓转换装置分水部分分离出液态水和喷水回收的液态水回收到水箱，与喷水消耗的水量基本相等，可实现消耗水和回收水平衡，不需频繁加水。

本实用新型的优点是能满足燃料电池发动机怠速启动和急剧变载时对燃料电池空气系统的增湿需求，从而提高燃料电池发动机的使用寿命。

附图说明

本实用新型共有二幅附图，其中

附图1为本实用新型的燃料电池空气系统结构示意图；

附图2为现有的燃料电池空气系统结构示意图。

附图中，1、料电池堆  2、空气滤清器  3、风机4、湿焓转换装置  401、增湿部分  402、分水部分  5、空气尾排出口  6、辅助增湿装置  601、喷头602、电磁阀  603、水泵  7、水箱

具体实施方式

下面结合附图给出的实施例对本实用新型作进一步说明。本实施例是在原有的燃料电池的空气系统中，在水箱(7)的出水口和湿焓转换装置(4)的与燃料电池堆(1)的空气出口连接的进口之间的通道上增设了一套辅助增湿装置(6)，辅助增湿装置(6)由陶瓷喷头(601)、两位常闭电磁阀(602)、隔膜水泵(603)构成，喷头(601)密封连接在湿焓转换装置(4)的增湿部分(401)和分水部分(402)之间，陶瓷喷头(601)的进水口经过电磁阀(602)与水泵(603)的出水口用管路连接，水泵(603)的进水口用管路连接水箱(7)的出水口。在燃料电池的原控制系统中增设一个辅助增湿装置的控制模块。控制模块用电路与电磁阀(602)和水泵(603)的控制装置连接。