[实用新型]有助于燃料电池增湿和低温启动的辅助系统

说明书

本实用新型涉及有助于燃料电池增湿和低温启动的辅助系统，包括空气增湿管路和氢气循环管路，空气增湿管路包括依次连接的空气压缩机、空气中冷器、空气增湿器和空气分水器，空气分水器的顶部出气口连接燃料电池电堆的空气入口，氢气循环管路包括依次连接的氢气分水器和氢气循环泵，氢气分水器的进气口连接燃料电池电堆的氢气出口，氢气循环泵的出口连接燃料电池电堆的氢气入口，氢气分水器的排水口还通过氢气路排水管路连接空气分水器的进水口。与现有技术相比，本实用新型增加了燃料电池系统的功能性，降低了对增湿器的增湿能力的依赖，加快了低温启动和常温热机速度，同时可降低尾排中氢气浓度，更符合排放法规等。

技术领域

本实用新型属于燃料电池系统技术领域，涉及一种有助于燃料电池增湿和低温启动的辅助系统。

背景技术

质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)是以氢气为燃料，以氧气为氧化剂的电化学发电装置。由于其无污染，能量转换率高和响应速度快等优点，被认为是最清洁和高效的新能源发电装置。

质子交换膜燃料电池在正常发电时，需要对空气侧进行增湿，不同公司生产的电堆对湿度的要求各不一样，如果选择增湿要求高的增湿器，则会相应造成价格成本大大增加。

同时，燃料电池发电过程中，尾排氢气有多种方式处理，有的直接排放到大气；有的部分氢气循环回电堆的氢气入口，提高氢气利用率，部分排放至大气；有的引入至空气出口，用空气进行稀释。这些方式都存在一定缺点，如若将氢气循环回电堆的氢气入口直接利用，很容易将燃料电池发电过程中产生的液态水等也一并带入，进而造成电堆水淹等问题。

此外，燃料电池低温冷启动是全球科研单位和企业研究燃料电池的重点。面对如何快速有效的将处于零下的燃料电池堆迅速升温到适合运行的温度，现有常规的方式是通过设置额外的加热元件对循环冷却液或电堆端板加热，也有启动时减少燃料供给，降低电堆电压，提高本身的热效率等。这些方式要么会在燃料电池电堆上添加过多的非必要元件，使得结构臃肿，或会降低燃料电池的启动功率，都不是理想的实现低温启动的方式。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种有助于燃料电池增湿和低温启动的辅助系统，增加了燃料电池系统的功能性，降低了对增湿器的增湿能力的依赖，加快了低温启动和常温热机速度，同时可降低尾排中氢气浓度，更符合排放法规。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种有助于燃料电池增湿和低温启动的辅助系统，包括连接燃料电池电堆的空气入口的空气增湿管路，以及分别连接所述燃料电池电堆的氢气出口和氢气入口的氢气循环管路，

所述空气增湿管路包括依次连接的空气压缩机、空气中冷器、空气增湿器和空气分水器，其中，空气分水器的顶部出气口连接所述燃料电池电堆的空气入口，

所述的氢气循环管路包括依次连接的氢气分水器和氢气循环泵，其中，氢气分水器的进气口连接所述燃料电池电堆的氢气出口，氢气循环泵的出口连接所述燃料电池电堆的氢气入口，

所述氢气分水器的排水口还通过带有氢气路排水阀的氢气路排水管路连接所述空气分水器的进水口。

进一步的，所述的空气增湿器的出口还另引一条连接空气尾排管的调压管路，在调压管路上设有空气背压阀。

进一步的，所述的燃料电池电堆的反应气出口还连接所述空气增湿器的入口。

进一步的，所述的氢气分水器呈空心筒体状，其底部设有所述排水口以及位于排水口上方的所述进气口，顶部连接所述氢气循环泵的入口。

更进一步的，所述的氢气分水器的顶部还另引一条排氢管路连接空气尾排管，在排氢管路上设有氢气路排氢阀。