[实用新型]一种集成双冷却中冷器的增湿器及燃料电池

说明书

本实用新型公开了一种集成双冷却中冷器的增湿器，至少包括导流端盖、中冷器和膜加湿器，导流端盖包括两个，分别设置在中冷器和膜加湿器的两侧，中冷器上未设置导流端盖的一侧与膜加湿器上未设置导流端盖的一侧连通，干空气自导流端盖进入中冷器，由中冷器降温后直接进入膜加湿器。通过气冷腔和液冷腔两个冷却腔体，并利用增湿器废气对高温气体的预降温可以大大减少液冷所需消耗的能量，降低了来自空压机的空气冷却产生的寄生功率，提高燃料电池系统整体效率；降低热管理系统负担和零部件要求，减小成本，也提高系统稳定性；由中冷器排出废气的温度大大提高，大大提高系统运行温度，有利于废气能量的回收。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池系统领域，具体为一种集成双冷却中冷器的增湿器及燃料电池。

背景技术

燃料电池作为一种清洁环保高效的能量转换装置，随着燃料电池技术的逐渐成熟，越来越受到各个国家的重视，尤其在我国获得飞速发展，其应用范围也越来越广。质子交换膜燃料电池（PEMFC）具有环保、高效、启动速度快、功率密度大等优点，是未来交通动力系统的主要竞争者之一，其质子交换膜在适当湿润条件下燃料电池才能获得良好的工作性能。燃料电池空气和氢气进气都需要被增湿以防止质子交换膜脱水降低电池性能及工作寿命，使燃料电池得以高效工作。在诸多加湿技术路线中，膜加湿器利用PEMFC摆放的湿废气被循环利用于加湿和加热反应物，因其具有增湿稳定、可控性强、增湿量大，无额外功耗等优点成为当前主流的外增湿技术方案。另一方面，为了创造有利的电堆工作条件通常需要对空气进行加压，经由空压机加压的空气通常会伴随温度升高，因而在进入增湿器前通常要利用中冷器降温。

目前的中冷器的使用方法为：空压机出来的高温压缩干空气先经过中冷器降温，后再进入加湿器增湿后进入电堆。这种方法存在诸多的问题，例如：

（1）现有中冷器通常为单独的液冷或风冷，但无论液冷或者风冷其冷却介质需要设有外加来自系统冷却水路的动力，外加的动力或者是电动水泵，或者是电动风扇，都需要大量消耗系统功率；

（2）该传统使用方法的冷却技术路线是干气使用冷却液降温，冷却液再被整车散热器冷却，这会造成整车因为需要预留中冷器散热需求而选用大散热器和大功率水泵，增加整车散热空间及安装难度；

（3）传统燃料电池系统的废气由增湿器湿出口排出，通常接近于系统运行温度，通常温度较低，不利于能量回收。

基于上述问题，申请人在先申请了专利名称为“一种燃料电池用双冷却中冷器”的技术方案，采用双冷却结构，解决上述问题。然而，无论是现有的中冷器还是双冷却中冷器，通常都设置为单独的部件，通过管路同燃料电池的增湿器连通，这样通常造成系统的体积增大，质量控制点多的问题。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种集成双冷却中冷器的增湿器及燃料电池，以解决上述问题。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种集成双冷却中冷器的增湿器及燃料电池，通过集成双冷却中冷器，节省系统体积，减少设备部件，有效进行质量控制，解决背景技术中的问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种集成双冷却中冷器的增湿器，至少包括导流端盖、中冷器和膜加湿器，所述导流端盖包括两个，分别设置在所述中冷器和所述膜加湿器的两侧，所述中冷器上未设置所述导流端盖的一侧与所述膜加湿器上未设置所述导流端盖的一侧连通，干空气自所述导流端盖进入所述中冷器，由所述中冷器降温后直接进入所述膜加湿器。

进一步的，所述中冷器至少包括冷却腔以及散热管，所述冷却腔内具有相邻设置的气冷腔和液冷腔两个冷却空间；所述散热管位于所述冷却腔内部，并贯穿所述气冷腔和液冷腔。

进一步的，所述冷却腔中所述气冷腔和所述液冷腔的两端分别设置有冷却介质进出口。