[实用新型]一种燃料电池发动机预增湿系统

说明书

本实用新型公开了一种燃料电池发动机预增湿系统，包括空气压缩机、外置增湿器、喷雾混合罐、电堆、储水箱；空气压缩机的出气口依次与外置增湿器、喷雾混合罐和电堆相连，电堆的出口通过外置增湿器与储水箱的进水口相连，储水箱的出水口与喷雾混合罐的进口相连，喷雾混合罐的进口处设有雾化喷头。该系统使得能够在燃料电池发动机初始开机阶段或低载运行阶段，通过在储水箱中预存少量水，并通过喷雾混合罐直接以喷雾增湿的方式对进气进行增湿，从而能够有效避免开机阶段或低载运行阶段，增湿不足导致的质子交换膜过于干燥而出现低电压现象，进而延迟电堆使用寿命；同时储水箱能够收集电堆尾排气中的水分，无需额外增加水源，能够节省资源。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，具体涉及一种燃料电池发动机预增湿系统。

背景技术

目前全球能源利用资源主要是煤炭石油等化石能源，但其对环境的破坏以及资源不断枯竭的问题不可忽视。早在上个世纪70年代，美国有关部门就建议采用氢能代替传统的化石能源，来解决上述存在关联的两大全球问题。自那以后的四五十年间，世界各地的研究机构和高校投入了大量的人力物力到氢能这个领域，以推动氢能经济的全面形成，氢是一种理想的能量载体，拥有十分优异的性能，例如质量轻、能量转换效率高、无污染等。最重要的是可以通过电化学的方法，利用燃料电池将储存在氢气中的化学能转化为电能，其转换效率要比内燃机和火力发电高得多。正因为如此，氢燃料电池受到了很多汽车制造商的青睐，希望用氢燃料电池汽车代替传统内燃机汽车。氢燃料电池汽车和传统的内燃机汽车相比，有两大特点：第一，无污染，第二，能量转换效率高。氢燃料电池(Hydrogen FuelCell)，是将氢气和氧气化合产生电、水、热的电化学装置。只要保证燃料供给，氢燃料电池将会连续发电。整个化学反应过程安静、无污染，燃料电池与电池都是将化学能转化为电能的装置，有许多相似之处，他们的不同点在于，燃料电池是能量的转化装置，电池是能量储存装置。与传统的热机相比，它不需要工质在高温热源与低温热源之间循环，其理想能量转换效率不受卡诺循环的限制，因此能量转换效率较高。而且于能量转换过程中没有燃烧过程，燃料电池发电过程中的污染也比传统热机少得多。

质子交换膜燃料电池中膜的水含量会直接影响质子在膜内的传导，从而影响电池的性能，因此必须采取增湿或保湿方法保证膜的湿润性。目前燃料电池车常用的空气增湿方式是外置增湿器的方式，该方式利用反应过程中生产的水，对空气进气进行增湿，该方式的弊端是在，开机阶段或低载阶段，空气流量大，产生的水分少，此时的尾排气体不足以将进气充分增湿，导致质子交换膜过于干燥，从而出现低电压现象。

实用新型内容

本实用新型提供一种燃料电池发动机预增湿系统，在初始开机阶段或发动机长期未运行的低载运行阶段，通过直接喷雾增湿的方式对进气进行增湿，有效避免了质子交换膜出现干燥导致电池性能下降的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种燃料电池发动机预增湿系统，包括空气压缩机、外置增湿器、喷雾混合罐、电堆、储水箱；

所述空气压缩机的出气口依次与外置增湿器、喷雾混合罐和电堆相连，电堆的出口通过外置增湿器与储水箱的进水口相连，储水箱的出水口与喷雾混合罐的进口相连，喷雾混合罐的进口处设有雾化喷头。

作为上述方案的优选，还包空气过滤器、空气流量计，所述空气过滤器的出口与空气压缩机的进气口相连，且两者的连接管道上设置有空气流量计。

作为上述方案的优选，所述外置增湿器上设有第一进口、第二进口、第一出口、第二出口，外置增湿器的第一进口与空气压缩机的出气口连接，第一出口与喷雾混合罐的进口连接，第二进口与电堆的出口连接，第二出口与储水箱的进水口连接。

作为上述方案的优选，所述喷雾混合罐上开设有喷雾罐排水口。

作为上述方案的优选，所述储水箱上开设有排气口。

作为上述方案的优选，所述储水箱的进水口处设置有背压阀。