[发明专利]一种燃料电池系统换热加湿装置及换热加湿方法

权利要求书

1.一种燃料电池系统换热加湿装置，其特征在于：包括燃料电池电堆（4001）以及与燃料电池电堆（4001）连接的氢气供应子系统（2001）、热管理子系统（6001）以及电能输出子系统（5001）；还包括由空气过滤器（3001）、空气压缩机（3002）和换热加湿装置组成的空气供应系统；所述的换热加湿装置包括对流入的两股气体进行换热的换热模块和改变两股气体湿度的加湿模块，所述的换热模块包括由换热壁隔绝的高温侧腔体和低温侧腔体，所述换热壁的高温侧使用直流道，所述换热壁的低温侧使用换热板，或者具备扰流环或扰流丝的波纹管式换热管，或者曲折/狭窄的流道，或者破坏层流边界层，所述的加湿模块包括由选择透过性膜壁隔绝的湿气体侧腔体和干气体侧腔体，所述的湿气体侧腔体采用曲折/狭窄的结构，或者破坏层流边界层，或者强化流动的流道、或者折叠结构的选择透过膜，高温侧腔体上分别设置有高温气体出入口，低温侧腔体上分别设置有低温气体出入口，湿气体侧腔体上分别设置有湿气体出入口，干气体侧腔体上分别设置有干气体出入口，其中低温气体入口与湿气体侧出口相连接，高温气体出口与干气体侧入口相连接，干气体侧出口和湿气体侧入口分别与燃料电池电堆（4001）的空气入口和空气出口连接，高温气体入口与空气压缩机（3002）连接，空气压缩机（3002）与空气过滤器（3001）连接，低温气体出口连接尾气排放阀（3005）；

燃料电池电堆（4001）工作时，环境中的空气依次经过空气过滤器（3001）和空气压缩机（3002）后通过高温气体入口进入高温侧腔体，高温空气通过高温气体出口流出高温侧腔体，通过干气体侧入口进入干气体侧腔体，干空气通过干气体侧出口流出干气体侧腔体，进入燃料电池电堆（4001）的空气入口，空气流经电堆空气流道，一部分氧气发生电化学反应被消耗，剩余部分空气并携带部分水蒸气形成湿空气，从燃料电池电堆（4001）的空气出口流出，通过湿气体侧入口进入湿气体侧腔体，湿空气通过湿气体侧出口流出湿气体侧腔体，通过低温气体入口进入低温侧腔体，湿空气流经低温侧腔体和高温侧腔体，通过高温气体出口流出高温侧腔体，通过尾气排放阀（3005）排出。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统换热加湿装置，其特征在于，所述的换热模块和加湿模块彼此独立且由管道连接。

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统换热加湿装置，其特征在于，所述的换热模块和加湿模块集成安装在壳体内；所述的高温侧腔体和干气体侧腔体相连通，所述的低温侧腔体和湿气体侧腔体相连通。

4.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统换热加湿装置，其特征在于，所述的换热模块和加湿模块设置在壳体内并通过留有通道的隔板（405）隔开；所述的换热壁为列管式换热壁（502），所述的选择透过性膜壁为列管式选择透过性膜壁（602），所述的干气体侧入口、高温侧腔体、干气体侧腔体和干气体侧出口依次连通，所述的湿气体侧入口、湿气体侧腔体、低温侧腔体和湿气体侧出口依次连通。

5.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统换热加湿装置，其特征在于，所述的换热模块和加湿模块集成安装在壳体内；所述的高温侧腔体和干气体侧腔体相连通，所述的低温侧腔体和湿气体侧腔体相连通；所述的低温气体出口还分别设置有：一流量控制模块（130），用于控制燃料电池电堆（4001）内的空气流量和压力；一消音模块（140），用于降低空气供应系统噪音；一温度湿度压力传感器（150），用于监测进入燃料电池电堆（4001）的空气。