[发明专利]一种燃料电池发动机系统的水热管理系统

说明书

本公开提供了一种燃料电池发动机系统的水热管理系统，包括氢气供应系统、空气供应系统和散热系统，其中所述氢气供应系统被配置为通过引射器进行氢气循环利用；和通过燃料电池电堆所产生的水蒸气进行氢气加湿，通过燃料电池电堆出口的冷却水进行氢气加热，以使得氢气的温度和湿度满足水平衡调节要求后进入燃料电池电堆参与反应；所述空气供应系统被配置为对空气进行压缩，并通过燃料电池电堆出口的湿空气对进入燃料电池电堆的干空气进行加湿，以使得空气的温度与湿度达到设定要求后进入燃料电池电堆参与反应；所述散热系统被配置为对燃料电池电堆出口的部分冷却水进行散热后与未散热的另一部分冷却水混合后重新送入燃料电池电堆中。

技术领域

本公开涉及燃料电池水热管理技术领域，尤其涉及一种燃料电池发动机系统的水热管理系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提到了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

燃料电池发动机的水热管理是从系统集成和整体的角度有效控制和管理燃料电池发动机的热量传递，冷却燃料电池及其辅助部件，降低系统能耗和改善发动机整体性能。水热管理起到优化对燃料电池发动机的性能、使用寿命和运行安全性具有重要影响，是燃料电池发动机研发的核心关键技术和部件之一。

就发明人所知，现有的燃料电池发动机的水热管理技术存在以下几点不足：

1.现有系统中多采用氢气循环泵对氢气进行循环利用，增加了系统功耗；

2.现有系统为了保证电极的湿润，配备了加湿水箱对电池阳极和阴极或只对阴极进行加湿，增加了系统部件数同时也增大了系统所需空间；此外，当电堆质子膜较厚时，不对电堆阳极进行加湿容易导致膜阳极侧干涸；

3.现有系统对空气进行冷却时需要额外冷源，投资成本增加。当加压氢气温度较高时，现有系统没有进行冷却或冷却效果欠佳，不利于保证电堆的工作效率。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种燃料电池发动机系统的水热管理系统，该系统的氢气供应系统和空气供应系统不需要额外的加热源与加湿源，减少了系统所需的部件数，减少了系统中的额外功耗。

为了实现上述目的，本公开的技术方案如下：

作为一种或多种实施例，一种燃料电池发动机系统的水热管理系统，包括氢气供应系统、空气供应系统和散热系统，其中

所述氢气供应系统被配置为通过引射器进行氢气循环利用；和

通过燃料电池电堆所产生的水蒸气进行氢气加湿，通过燃料电池电堆出口的冷却水进行氢气加热，以使得氢气的温度和湿度满足水平衡调节要求后进入燃料电池电堆参与反应；

所述空气供应系统被配置为对空气进行压缩，并通过燃料电池电堆出口的湿空气对进入燃料电池电堆的干空气进行加湿，以使得空气的温度与湿度达到设定要求后进入燃料电池电堆参与反应；

所述散热系统被配置为对燃料电池电堆出口的部分冷却水进行散热后与未散热的另一部分冷却水混合后重新送入燃料电池电堆中。

进一步的，所述氢气供应系统包括氢气罐，所述氢气罐用于提供高压氢气，所述高压氢气经压力调节阀减压后，作为入射流体进入引射器，在引射器内与被引射氢气混合进行动量和质量交换，并在引射器出口达到平衡后流入加热/增湿器，所述加热/增湿器与燃料电池电堆的水蒸气出口和冷却水出口相连，所述加热/增湿器用于通过水蒸气对氢气进行加湿，通过冷却水对氢气进行加热，以使氢气满足水平衡调节要求。