[发明专利]一种氢燃料电池增湿系统和增湿方法

说明书

本发明涉及燃料电池技术领域，公开了一种氢燃料电池增湿系统和增湿方法，该增湿方法包括：燃料电池启动过程中，通过空压机向增湿装置内输送空气，并通过雾化装置向增湿装置内输送雾化后的水；燃料电池停机时，通过空压机向雾化装置内输送空气，以将雾化装置内的存水吹扫至排放口排出。可见，本发明中不仅通过空压机向电堆内提供反应用的空气，而且在燃料电池停机时还通过空压机对雾化装置进行吹扫，从而能够有效避免雾化装置内存水结冰，保证氢燃料电池系统在低温环境中顺利启动。

技术领域

本发明涉及氢燃料电池技术领域，特别涉及一种氢燃料电池增湿系统和增湿方法。

背景技术

氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能转换成电能的发电装置，其基本原理是电解水的逆反应：

H2以气体状态经过阳极碳纤维扩散层，在催化层分离为H质子和电子，H质子(以H3O+状态)通过质子交换膜，在阴极催化层与O离子结合生成水。

理论上，质子交换膜只能通过质子，膜材料上有很多磺酸根，只有在湿润的情况下才能有较高的质子传导率。因此，一般情况下，阳极氢气和阴极空气都必须加湿，在阴极侧反应生成水，在两侧水浓度梯度差下，水会经过膜迁移到另一侧。

目前，在氢燃料电池系统中，大部分燃料电池堆(即电堆)需要外增湿来实现增湿功能，增湿对燃料电池发动机的性能、可靠性都起到至关重要的作用，如何高效、可靠、可控且成本低廉地实现增湿功能，显得尤为重要。

此外，对电堆进行增湿的供水管路中往往会有存水，在低温环境中容易结冰，从而影响氢燃料电池系统的正常启动和运行。因此，如何实现氢燃料电池系统的低温启动，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种氢燃料电池增湿方法和一种氢燃料电池增湿系统，能够有效避免供水管路内存水结冰，保证氢燃料电池系统在低温环境中顺利启动。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种氢燃料电池增湿方法，包括：

燃料电池启动过程中，通过空压机向增湿装置内输送空气，并通过雾化装置向所述增湿装置内输送雾化后的水；

所述燃料电池停机时，通过空压机向所述雾化装置内输送空气，以将所述雾化装置内的存水吹扫至排放口排出。

一种适用于上述氢燃料电池增湿方法的氢燃料电池增湿系统，所述氢燃料电池增湿系统包括增湿装置、供气系统、供水系统、排放支路，其中：

所述供气系统中设置有空压机，所述空压机的出口与所述增湿装置的干侧进气口之间设置有第一连接管路，所述第一连接管路设置有第一连接口和位于所述第一连接口下游的第一开关阀；

所述供水系统中设置有依次串联的水箱、水泵、雾化装置，所述雾化装置的出口与所述增湿装置的湿侧入水口之间设置有第二连接管路，所述第二连接管路设置有第二连接口和位于所述第二连接口下游的第二开关阀；

所述第一连接口和所述第二连接口之间设置有第三连接管路，所述第三连接管路设置有第三开关阀；

所述水箱和所述雾化装置之间的连接管路与所述排放支路连接，所述排放支路设置有第四开关阀。

可选地，在上述氢燃料电池增湿系统中，所述水箱和所述水泵之间还设置有颗粒过滤器。

可选地，在上述氢燃料电池增湿系统中，所述水箱和所述颗粒过滤器之间通过第四连接管路连通，所述排放支路设置在所述第四连接管路上。

一种适用于上述氢燃料电池增湿方法的氢燃料电池增湿系统，所述氢燃料电池增湿系统包括增湿装置、供气系统、供水系统、排放支路，其中：