[发明专利]燃料电池发动机用增湿器系统及增湿方法

权利要求书

1.一种燃料电池发动机增湿方法，其特征在于采用燃料电池发动机用增湿器系统，

所述燃料电池发动机用增湿器系统包括：

增湿器（7），包括顶部的高压喷头（13）、以及高压喷头（13）下方喷头喷射范围内由增湿膜（12）间隔设置且纵向排布于增湿器内的干侧气体流道（14）和湿侧气体流道（15）；单向阀（10）设置于湿侧气体流道（15）的顶部入口处且单向阀的入口置于增湿器（7）的上部进口处；高压喷头（13）设置为将加热过后的液态水以水蒸气的形式喷射到增湿器（7）上部，并经单向阀进入湿侧气体流道（15）；

在增湿器（7）入口方向顺次连接设置滤清器（1）、空压机（2）、中冷器（3），增湿器（7）出口方向设置电堆（8），增湿器（7）出气口与电堆（8）的空气进口连通，增湿器（7）进气口与电堆（8）的空气出口连通；增湿器（7）回流方向设置冷凝器（9）；

控制模块，包括上位机（18）、上位机连接的控制器（19）、电堆（8）空气进口处和空气出口处分别设置的温度传感器、湿度传感器和流量传感器、中冷器（3）出口气体流道（16）通往增湿器（7）入口处设置流量传感器；中冷器（3）出口液态水流道（17）通往增湿器（7）入口处设置温度传感器、流量传感器；中冷器（3）出口气体流道（16）的旁路（20）上设置流量传感器；上位机（18）和控制器（19）连接各流量传感器、湿度传感器和温度传感器；

调节模块，包括设置在液态水流道（17）上的电磁阀（4）、水泵（5）、水泵（5）出口管道上设置的可变功率电加热丝（6），以及中冷器（3）出口气体流道（16）上设置的三通电磁阀（11），三通电磁阀（11）从气体流道（16）旁路连通旁路（20），所述旁路（20）与电堆（8）的空气进口连通；

上位机（18）接收各湿度传感器和温度传感器信号并使控制器（19）产生控制器命令；电磁阀（4）根据控制器命令而开闭控制液态水的通断，控制器命令调节水泵（5）转速，从而控制液态水进入增湿器（7）中的流量,和/或根据控制器命令进行调节三通电磁阀（11）旁路开度大小，从而控制经过增湿器空气的比例来调节电堆（8）入口空气湿度，使电堆湿度在动态工况下也能保持稳定。

2.根据权利要求1所述的燃料电池发动机增湿方法，其特征在于在燃料电池汽车启动阶段、短暂停车后启动阶段对燃料电池电堆入口空气进行加湿，在燃料电池汽车功率突然增大时额外增加湿侧空气湿度，燃料电池电堆出口湿空气先经过增湿器进行加湿，多余湿空气进入冷凝器，所述冷凝器将湿空气中的水进行冷凝收集，在喷雾增湿开启时将水输送至增湿器用于增湿，实现对电堆出口空气中水蒸气的再次使用，使入口空气增湿达到湿度要求。

3.根据权利要求1所述的燃料电池发动机增湿方法，其特征在于在燃料电池汽车功率突然减小时，气体流道（16）保持开启，液态水流道（17）此时不开启，旁路（20）开启，入口空气部分或全部经过旁路（20）直接进入电堆（8），上位机（18）不断调整三通电磁阀（11）开度，以调节电堆（8）湿度，避免电堆发生水淹。

4.根据权利要求1所述的燃料电池发动机增湿方法，其特征在于多层增湿膜（12）间隔设置形成若干个干侧气体流道（14）和湿侧气体流道（15），每一个干侧气体流道（14）和相邻的湿侧气体流道（15）之间用增湿膜（12）隔开。

5.根据权利要求1所述的燃料电池发动机增湿方法，其特征在于多个高压喷头（13）在增湿器顶部水平横向间隔布置，并设置为将具有温度的液态水喷射雾化到增湿器上部区域。