[发明专利]燃料电池电堆阴极湿度控制装置、方法及燃料电池

说明书

本发明提供了一种燃料电池电堆阴极湿度控制装置、方法及燃料电池。其中，燃料电池电堆阴极湿度控制装置，包括：电堆、加湿器、控制器和中冷器；中冷器的入口和出口之间设置第一旁通路，加湿器的第一入口与加湿器的第一出口之间设置第二旁通路，电堆的入口出设置温度传感器。通过在中冷器和加湿器各增加旁通路，并通过入堆处的温度传感器和两条旁通路联动，最后在控制器的调控下实现对发动机阴极侧入堆空气湿度的精准调控，减少膜干或膜过湿的出现，从而达到提升燃料电池发动机的性能、寿命及可靠性的目的。

技术领域

本发明属于新能源技术领域，尤其是涉及一种燃料电池电堆阴极湿度控制装置、方法及燃料电池。

背景技术

目前氢燃料电池功率逐步向上突破，大功率发动机越来越多，当氢燃料电池大功率运行时，对增湿器的增湿要求越来越高，进气湿度过低时，会导致膜电极偏干，进而容易导致串漏，影响发动机的性能和使用寿命；进气湿度过高时，会导致膜电极过湿，可能会导致堵水单低，进而影响发动机的可靠性。

现有技术方案通过加湿器直接对空气路进行加湿，未精准在线调节，从而存在不能对入堆空气湿度的精准调节的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种燃料电池电堆阴极湿度控制装置、方法及燃料电池，至少部分的解决现有技术中存在的不能对入堆空气湿度精准调节问题。

第一方面，本公开实施例提供了一种燃料电池电堆阴极湿度控制装置，包括：电堆、加湿器、控制器和中冷器；

所述中冷器的出口与加湿器的第一入口连通，所述加湿器的第一出口与电堆的入口连通，所述电堆的出口与加湿器的第二入口连通，所述加湿器的第二出口与旁通阀的出口在混排点连通在一起，旁通阀的入口与中冷器的入口连通；

所述中冷器的入口和出口之间设置第一旁通路，所述加湿器的第一入口与加湿器的第一出口之间设置第二旁通路，所述电堆的入口出设置温度传感器；

所述温度传感器的输出端与控制器的输入端电连接，所述控制器的输出端与第一旁通路上的电磁阀电连接，所述控制器的输出端与第二旁通路上的电磁阀电连接。

可选的，还包括空滤和空压机，所述空滤的出口与空压机的入口连通，所述空压机的出口与中冷器的入口连通。

第二方面，本公开实施例还提供了一种燃料电池电堆阴极湿度控制方法，应用于第一方面任一所述的装置，

控制器基于接收的温度传感器的温度控制第一旁通路和第二旁通路的开度，从而控制中冷器的空气含量和加湿器对空气的增湿情况。

可选的，所述控制器基于接收的温度传感器的温度控制第一旁通路和第二旁通路的开度，包括：

当温度传感器的温度Tin＜设定温度T1时，控制器增大第一旁通路的开度，减少经过中冷器的空气含量；同时控制器增大第二旁通路的开度，减少加湿器对空气的增湿，防止冷凝水的出现。

可选的，当温度传感器的温度Tin＞设定温度T2时，控制器减小或关闭第一旁通路的开度，从而增大经过中冷器的空气含量，降低入堆空气温度；同时控制器减小或关闭第二旁通路的开度，增大加湿器对空气的增湿，防止膜干。

可选的，设定温度T1为50℃。

可选的，所述设定温度T1的误差为±5℃。

可选的，设定温度T2为75℃。

可选的，所述设定温度T2的误差为±5℃。

第三方面，本公开实施例还提供了一种燃料电池，包括第二方面任一所述的控制方法。