CN105552404A - 燃料电池系统与利用其供电的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种燃料电池系统与利用其供电的方法。该燃料电池系统包括：燃料供应单元、供电电池单元与辅助电池单元，其中，燃料供应单元具有氢气出口和空气出口；供电电池单元包括第一阴极入口、第一阳极入口、第一阴极出口与第一阳极出口，氢气出口与第一阳极入口相连，空气出口与第一阴极入口相连；辅助电池单元包括第二阴极入口与第二阳极入口，第二阴极入口与第一阴极出口相连，第二阳极入口与第一阳极出口相连。该系统增强了供电电池单元的排水能力，且避免了多余反应气直接排出带来的资源浪费。
Description
技术领域
本申请涉及燃料电池技术领域，具体而言，涉及一种燃料电池系统与利用其供电的方法。
背景技术
燃料电池是一种环境友好、高效、长寿命的发电装置。以质子交换膜燃料电池(PEMFC)为例，燃料气体从阳极侧进入，氢原子在阳极失去电子变成质子，质子穿过质子交换膜到达阴极，电子同时经由外部回路也到达阴极，在阴极质子、电子与氧气结合生成水。燃料电池采用非燃烧的方式将化学能转化为电能，由于不受卡诺循环的限制其直接发电效率可高达45％。作为以电池堆为核心的发电装置，燃料电池系统集成了电源管理、热管理等模块，具有热、电、水、气统筹管理的特征。燃料电池系统产品从固定式电站，到移动式电源；从电动汽车，到航天飞船；从军用装备，到民用产品有着广泛的应用空间。
在现有的燃料电池结构中，一般为双极板与膜电极依次叠合，形成多节甚至数十节的电池堆，从而形成功率较高的发电装置。
如图1所示，为燃料电池堆结构，由双极板2’和膜电极3’叠放而成，其中，双极板2’的上表面为阳极，下表面为阴极，膜电极3’的上表面为阴极，膜电极3’的下表面为阳极，在电池堆的两端通过第一集流板1’与第二集流板4’实现电池堆整体电流的收集。其中，膜电极3’为电化学反应发生的场所，由催化剂(一般为Pt/C)和质子交换膜组成。其中，双极板2’上刻有流道，以均匀分配反应气体。
图2a为燃料电池堆的局部的剖面示意图，其中，图2a示出了位于不同双极板2’上的阳极21’和阴极23’以及膜电极3’，其中，阳极21’包括氢气进口01’与氢气出口02’；阴极23’包括空气进口03’与空气出口04’。
图3为燃料电池膜电极3’截面结构的示意图，膜电极3’包括阳极反应气扩散层31’、阳极催化剂层32’、质子交换膜33’、阴极催化剂层34’与阴极反应气扩散层35’。由于质子交换膜33’的电导率是影响电池电压性能的关键，而电导率则由其含水量决定，含水量越高则质子交换膜33’的电导率越高，电池性能则越高。
在燃料电池运行过程中，质子交换膜33’的含水量由阳极21’与阴极23’内部气体的相对湿度共同决定，相对湿度RH越高，则质子交换膜33’的含水量越高，进而质子交换膜33’的电导率越高，电池性能则越高。
图2b为对应于图2a电池堆的相对湿度变化情况，横轴X为反应气体流动方向的距离，纵轴RH为相对湿度。在该电池堆进口出，反应气体的相对湿度较低，为RH1’，随着氢气与氧气反应生成水的不断累积，RH不断增大，在电池堆的出口达到最大值RH2’，该图中，水蒸气饱和时的相对湿度值为RH3’，RH2’小于RH3’或等于RH3’。
由此可见，燃料电池堆在运行过程中，进口与出口端的相对湿度相差较大，进口端较为干燥，电池性能较差；而出口端较为湿润，电池性能较好。综合来看，由于进口处反应气体的相对湿度偏低，电池堆的整体性能输出偏低，并且由于膜电极3’的含水量分布极为不均，导致电池堆寿命衰减加速。
目前，为了解决膜电极3’的含水量分布极为不均，进而解决电池堆寿命短的问题，通常在燃料电池系统中，在电池堆进口前端分别安装阳极与阴极加湿器，如图4a、4b与4c所示，较为干燥的阳极与阴极的反应气的相对湿度为RH1’，分别经过阴极加湿器51’与阳极加湿器52’，达到相对湿度RH2’，再进入电池堆反应，相对湿度由RH2’迅速达到RH3’(饱和蒸汽压状态100％)，从而在电池堆内部形成大量液态水的积累，导致电池堆内部流道与多孔介质被堵塞，造成反应气无法正常传输，降低电池堆性能与输出稳定性，并造成严重的局部电化学腐蚀现象，降低电池堆寿命。
为了避免液态水在电池堆内部流道内的大量积累，可以通过增加阳极和/或阴极的反应气体的流量，大量的反应气将电池堆内的液态水吹扫排出。图4d为阳极反应气经过阳极加湿器52’的流量变化示意图，初始流量为氢气的流量QA1’，经加湿后，由于增加了一部分水汽，使水汽和未反应的氢气的混合气流量增加至QA2’。图4e为阳极反应气经过电池堆的流量变化示意图，随着电池堆反应的消耗，在电池堆出口端流量降至QA3’，QA3’越高，表明阳极尾气排出的氢气量越大，即燃料利用率越低，导致发电成本增高。
由此可见，提高燃料利用率与解决电池堆内部流道内液态水的大量积累之间出现了矛盾：为了保证一定的氢气利用率与避免安全隐患，出口端氢气流量QA3’应较低，但是较低的氢气流量QA3’不足以推动液态水，从而无法将其有效排出。
图4f为阴极反应气经过阴极加湿器51’的流量变化示意图，初始流量为空气的流量QC1’，经加湿后在出口处水汽和空气混合气的流量增加至QC2’。随着电池堆反应，部分氧气消耗而生成水蒸气加入气流，在电池堆出口端未反应的空气和水汽混合气的流量增加至QC3’。QC3’高，表明阴极反应气体流量越大，进而增加了供应空气的空气泵的能耗，导致发电成本增高。同样地，降低空气泵的能耗与解决电池堆内部流道内液态水的大量积累之间也出现了矛盾：为了提高电池堆的排水能力，需要增加空气的流量，但是空气流量的增加会导致空气泵的能耗大幅提高，同时，使得反应气不能被有效利用，大大降低了系统发电效率。
发明内容
本申请旨在提供一种燃料电池系统与利用其供电的方法，以解决现有技术中电池堆内部流道内液态水排出与节约发电成本之间存在矛盾的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种燃料电池系统，该燃料电池系统包括：燃料供应单元、供电电池单元与辅助电池单元，其中，燃料供应单元具有氢气出口和空气出口；供电电池单元包括第一阴极入口、第一阳极入口、第一阴极出口与第一阳极出口，上述氢气出口与上述第一阳极入口相连，上述空气出口与上述第一阴极入口相连；辅助电池单元包括第二阴极入口与第二阳极入口，上述第二阴极入口与上述第一阴极出口相连，上述第二阳极入口与上述第一阳极出口相连。
进一步地，上述燃料供应单元包括：氢气流量控制器、氢气加湿器、空气流量控制器与空气加湿器。其中，氢气加湿器与上述氢气流量控制器相连，上述氢气出口设置在上述氢气加湿器上；空气加湿器与上述空气流量控制器相连，上述空气出口设置在上述空气加湿器上。
进一步地，上述燃料电池系统还包括汽水分离单元，上述汽水分离单元包括阳极汽水分离器，上述阳极汽水分离器连接设置在上述第一阳极出口与上述第二阳极入口之间。
进一步地，上述汽水分离单元还包括阴极汽水分离器，上述阴极汽水分离器连接设置在上述第一阴极出口与上述第二阴极入口之间。
进一步地，上述供电电池单元的额定功率大于上述辅助电池单元的额定功率。
进一步地，上述辅助电池单元包括燃料单电池或至少一个燃料电池堆。
进一步地，上述供电电池单元包括一个或多个并联的燃料电池堆。
进一步地，上述供电电池单元的至少一个上述燃料电池堆的至少一个供电膜电极为疏水膜电极。
为了实现上述目的，根据本申请的另一个方面，提供了一种利用燃料电池系统供电的方法，该方法利用上述的燃料电池系统供电，该方法包括：采用燃料供应单元增加原料空气和原料氢气的流量；利用上述原料空气和原料氢气在供电电池单元中发生反应产生电能，并排出空气尾气和氢气尾气；使上述空气尾气和上述氢气尾气在辅助电池单元继续反应产生电能。
进一步地，当上述燃料供应单元包括氢气加湿器和/或空气加湿器时，使上述原料空气经过上述空气加湿器加湿后进入上述供电电池单元，和/或使上述原料氢气经过上述氢气加湿器加湿后进入上述供电电池单元。
应用本申请的技术方案，供电电池单元中含有液态水，为了提高供电电池单元出口的排水能力，需要增加反应气，当增加反应气时，反应气在供电电池单元中反应后，剩余的部分由出口排出，该部分气体用来增强供电电池单元的排水能力，并且后续在辅助电池单元中反应，反应生成电能，避免了多余反应气直接排出带来的资源浪费问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为一种现有技术中的燃料电池堆的结构图；
图2a为图1的燃料电池堆的局部剖面结构示意图；
图2b为图2a结构内的反应气的相对湿度变化示意图；
图3为图2a燃料电池堆中的膜电极的剖面结构示意图；
图4a为现有技术中的一种燃料电池系统的局部剖面结构示意图；
图4b为图4a的燃料电池中的反应气在加湿器的相对湿度的变化示意图；
图4c为图4a的燃料电池中的反应气在电池堆中的相对湿度的变化示意图；
图4d为图4a的燃料电池中的阳极反应气在加湿器中的流量的变化示意图；
图4e为图4a的燃料电池中的阳极反应气在电池堆中的流量的变化示意图；
图4f为图4a的燃料电池中的阴极反应气在加湿器中的流量的变化示意图；
图4g为图4a的燃料电池中的阴极反应气在电池堆中的流量的变化示意图；
图5为本申请一种典型实施方式提出的燃料电池系统的局部剖面结构示意图；
图6为本申请一种优选实施例提出的燃料电池系统的局部剖面结构示意图；
图7a为反应气经过图6所示的空气加湿器或氢气加湿器时的相对湿度的变化示意图；
图7b为反应气经过图6所示的供电电池单元时的相对湿度的变化示意图；
图7c为反应气经过图6所示的汽水分离单元时的相对湿度的变化示意图；
图7d为反应气经过图6所示的在辅助电池单元时的相对湿度的变化示意图；
图8a为阳极反应气在图6所示的燃料供应单元中的流量的变化示意图；
图8b为阳极反应气在图6所示的供电电池单元中的流量的变化示意图；
图8c为阳极反应气在图6所示的汽水分离单元的流量的变化示意图；
图8d为阳极反应气在图6所示的辅助电池单元中的流量的变化示意图；
图9a为阴极反应气在图6所示的加湿电池单元中的流量的变换示意图示；
图9b为阴极反应气在图6所示的供电电池单元中的流量的变化示意图；
图9c为阴极反应气在图6所示的汽水分离单元的流量的变化示意图；以及
图9d为阴极反应气在图6所示的辅助电池单元中的流量的变化示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
01’、氢气进口；02’、氢气出口；03’、空气进口；04’、空气出口；1’、第一集流板；2’、双极板；3’、膜电极；4’、第二集流板；21’、阳极反应室；23’、阴极反应室；31’、阳极反应气扩散层；32’、阳极催化剂层；33’、质子交换膜；34’、阴极催化剂层；35’、阴极反应气扩散层；51’、阴极加湿器；52’、阳极加湿器；10、燃料供应单元；20、供电电池单元；30、汽水分离单元；40、辅助电池单元；11、氢气流量控制器；12、空气流量控制器；13、氢气加湿器；14、空气加湿器；21、供电阳极；22、供电膜电极；23、供电阴极；31、阳极汽水分离器；32、阴极汽水分离器；41、辅助阳极；42、辅助膜电极；43、辅助阴极；01、氢气出口；02、空气出口；03、第一阳极入口；04、第一阴极入口；05、第一阳极出口；06、第一阴极出口；07、第二阳极入口；08、第二阴极入口。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中的燃料电池系统通过增加反应气增加供电电池单元的排水能力，但是反应气的增加使得电池系统的发电效率下降，为了解决如上的问题，本申请提出了一种燃料电池系统与利用其供电的方法。
本申请一种典型的实施方式中，如图5所示，提出了一种燃料电池系统，上述燃料电池系统包括燃料供应单元10、供电电池单元20与辅助电池单元40。其中，燃料供应单元10具有氢气出口01和空气出口02；供电电池单元20包括第一阴极入口04、第一阳极入口03、第一阴极出口06与第一阳极出口05，上述氢气出口01与上述第一阳极入口03相连，上述空气出口02与上述第一阴极入口04相连；辅助电池单元40包括第二阴极入口与第二阳极入口07，上述第二阴极入口与上述第一阴极出口06相连，上述第二阳极入口07与上述第一阳极出口05相连。
上述的燃料电池系统，由于随着反应的进行供电电池单元20中累积形成液态水，利用燃料供应单元10增加反应气的供应量，从而提高了供电电池单元20出口的排水能力。且剩余的反应气进入辅助电池单元40中反应生成电能，避免了多余反应气直接排出带来的资源浪费。由此可见，上述燃料电池系统解决了供电电池单元20的排水能力与资源浪费之间的矛盾；另外，由于辅助电池单元40可以消耗反应气，所以其可以进一步提高供电电池单元20出口的反应气的流量，进而进一步提高供电电池单元20的排水能力。
为了进一步提高供电电池单元20入口处的反应气的相对湿度，以提高质子交换膜的导电率，进而提高供电电池单元20的输出功率。本申请优选上述燃料供应单元10包括氢气流量控制器11、氢气加湿器13(阳极加湿器)、空气流量控制器12与空气加湿器14(阴极加湿器)。其中，氢气加湿器13与上述氢气流量控制器11相连，上述氢气出口01设置在上述氢气加湿器13上，氢气经加湿后进入供电电池单元20中；空气加湿器14与上述空气流量控制器12相连，上述空气出口02设置在上述空气加湿器14上，空气经加湿后进入供电电池单元20中。
本申请的另一种实施例中，如图6所示，上述燃料电池系统还包括汽水分离单元30，上述汽水分离单元30设置在上述供电电池单元20与上述辅助电池单元40之间，且该汽水分离单元30连通第一阴极出口06和第二阴极入口08、以及第一阳极出口05第二阳极入口07。由于供电电池单元20出口的反应气的相对湿度较大，一方面，湿度较大会将一部分液态水带入辅助电池单元40中，会降低辅助电池单元40中的反应效率，另一方面，使得辅助电池单元40中的液态含水量增大，降低了辅助电池单元40的寿命。汽水分离单元30将由供电电池单元20输出的反应气进行气液分离，降低了反应气的相对湿度，提高了辅助电池单元40中的反应效率，提高了辅助电池单元40的寿命。
如图6所示，本申请优选上述汽水分离单元30包括阴极汽水分离器32，阴极汽水分离器32连接设置在上述第一阴极出口06与上述第二阴极入口08之间，用于降低空气的相对湿度。
如图6所示，汽水分离单元30还包括阳极汽水分离器31，阳极汽水分离器31连接设置在上述第一阳极出口05与上述第二阳极入口07之间，用于降低氢气的相对湿度。
上述供电电池单元20的额定功率大于上述辅助电池单元40的额定功率。上述辅助电池单元40包括燃料单电池或至少一个燃料电池堆。
上述燃料电池堆包括多个由辅助阴极43、辅助膜电极42与辅助阳极41构成的结构(图6中示出了一个该结构)，其中，辅助阳极41包括辅助阳极入口与辅助阳极出口，上述辅助阴极43包括辅助阴极入口与辅助阴极出口，图6中的第二阴极入口08对应上述辅助阴极入口，第二阳极入口07对应上述辅助阳极入口。辅助电池单元40还包括第二阴极出口与第二阳极出口，其中，第二阴极出口对应辅助阴极出口，第二阳极出口对应辅助阳极出口。
本申请的另一种实施例中，上述供电电池单元20包括一个或多个并联的燃料电池堆。上述燃料电池堆包括多个由供电阴极23、供电膜电极22与供电阳极21形成的结构(图6中示出了一个该结构)，上述供电阳极21包括阳极入口与阳极出口，上述供电阴极23包括阴极入口与阴极出口。当供电电池单元20包括一个燃料电池堆时，上述阳极入口对应图5中的第二阳极入口07，上述阴极入口对应图6中的第二阴极入口08；当供电电池单元20包括多个电池堆时，各上述阳极入口均与上述第二阳极入口07相连，各上述阴极入口均与上述第二阴极入口08相连。
上述供电电池单元20包括一个或多个并联的燃料电池堆。
由于供电电池单元20的入口处的反应气的相对湿较高，会降低供电电池单元20内部的反应效率，为了进一步降低供电电池单元20内部的相对湿度，提高供电电池单元20的排水能力，优选上述供电电池单元20的至少一个燃料电池堆的至少一个膜电极为疏水膜电极。
本申请的又一种实施方式中，提供了一种利用燃料电池系统供电的方法，该方法利用上述的燃料电池系统供电，该方法包括：采用燃料供应单元增加原料空气和原料氢气的流量；利用上述原料空气和原料氢气在供电电池单元中发生反应产生电能，并排出空气尾气和氢气尾气；使上述空气尾气和上述氢气尾气在辅助电池单元继续反应产生电能。
该方法通过燃料供应单元增加反应气的流量，进而增加供电电池单元出口的反应气的流量，提高供电电池单元的排水能力，并且，由供电电池单元出口排出的多余的反应气后续进入辅助电池单元中进行反应，避免了反应气的浪费，提高了燃料供电系统的发电效率。
为了提高进入供电电池单元中的反应气的相对湿度，以提高质子交换膜的导电率，进而提高供电电池单元20的输出功率。本申请优选当上述燃料供应单元包括氢气加湿器和/或空气加湿器时，使上述原料空气经过上述空气加湿器加湿后进入上述供电电池单元，和/或使上述原料氢气经过上述氢气加湿器加湿后进入上述供电电池单元。
为了使得本领域技术人员更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例进行说明。
如图6所示，该燃料电池系统包括燃料供应单元10、供电电池单元20、汽水分离单元30与辅助电池单元40。其中，燃料供应单元10包括氢气流量控制器11、氢气加湿器13、空气流量控制器12与空气加湿器14；供电电池单元20包括一个燃料电池堆，燃料电池堆包括多个由供电阴极23、供电膜电极22与供电阳极21形成的结构(图6中只示出了一个该结构)，该燃料电池堆的供电膜电极22均为疏水膜电极；汽水分离单元30包括阴极汽水分离器32与阳极汽水分离器31。辅助电池单元40包括一个燃料电池堆，该燃料电池堆包括多个由辅助阴极43、辅助膜电极42与辅助阳极41形成的结构(图中只示出了一个该结构)。并且，供电电池单元20的额定功率大于上述辅助电池单元40的额定功率。
当该系统工作时，反应气的相对湿度变化如图7a至图7d所示。如图7a所示，相对湿度为RH1的氢气经氢气流量控制器11进入氢气加湿器13进行加湿，相对湿度增大到RH2，相对湿度为RH1的空气经空气流量控制器12进入空气加湿器14进行加湿，相对湿度增大到RH2，RH2接近或等于饱和程度RH3。如图7b所示，加湿后的空气与氢气进入供电电池单元20中进行反应，反应后，反应气的相对湿度为RH3，保证了最优的工作性能；如图7c所示，经过汽水分离单元30脱水处理后，反应气的相对湿度下降至RH4；然后进入辅助电池单元40反应，如图7d所示，反应气的湿度增加至RH3。
图8a至图8d示出了阳极反应气经过系统各部件时的流量的变化。其中，如图8a所示，在氢气流量控制器11入口处的流量Q1大于常规设置的流量Q0，阳极反应气进入氢气加湿器13后，流量增大到Q2。如图8b所示，阳极反应气进入供电电池单元20反应后，供电电池单元20出口处的气体流量能保持较高的状态Q3，进而能够有效地排出供电电池单元20中积累的液态水；如图8c所示，阳极反应气在阳极汽水分离器31入口处的流量为Q3，在出口处的流量为Q4，以流量Q4进入辅助电池单元40，辅助电池单元40将剩余的氢气再利用发电，最终排出微量的燃料气体Q5，如图8d所示。
图9a至图9d示出了阴极反应气体空气经过系统各部件时的流量的变化。其中，如图9a所示，在空气流量控制器12入口处的流量P1大于常规设置的流量P0，空气进入空气加湿器14后，流量增大到P2。如图9b所示，空气进入供电电池单元20反应后，供电电池单元20的第二阴极出口处的气体流量能保持较高的状态P3，能够有效地排出供电电池单元20中积累的液态水；如图9c所示，空气经阴极汽水分离器32后，流量为P4，如图9d所示，空气以流量P4进入辅助电池单元40，辅助电池单元40将剩余的空气再利用发电，最终排出微量的燃料气体P5。且由于空气中氮气的存在，阴极反应气体的流量一直保持在较高的水平(相比于阳极反应气)。
另外，Q1超出常规系统设计中的Q0的部分，P1超出P0的部分，可以与辅助电池单元40的消耗燃料的速率匹配。虽然汽水分离单元30能够缓解辅助电池单元40的寿命低的问题，但是辅助电池单元40的寿命相对于供电电池单元20的寿命还是较低，在系统运行一定阶段后，只需通过更换辅助电池单元40进行系统更新维护；由于辅助电池单元40的功率较小，成本较低，保证了供电电池单元20的使用性能与寿命。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
1)、本申请的燃料电池系统，供电电池单元中含有液态水，为了提高供电电池单元出口的排水能力，需要增加反应气，当增加反应气时，反应气在供电电池单元中反应后，剩余的部分由出口排出，该部分气体用来增强供电电池单元的排水能力，并且后续在辅助电池单元中反应，反应生成电能，避免了多余反应气直接排出带来的资源浪费，解决了供电电池单元的排水能力与资源浪费之间的矛盾；另外，辅助电池单元可以进一步提高供电电池单元出口的反应气的流量，进一步提高供电电池单元的排水能力。
2)、本申请的该方法通过燃料供应单元增加反应气的流量，进而增加供电电池单元出口的反应气的流量，提高供电电池单元的排水能力，并且，由供电电池单元出口排出的多余的反应气后续进入辅助电池单元中进行反应，避免了反应气的浪费，提高了燃料供电系统的发电效率。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统包括：
燃料供应单元(10)，具有氢气出口(01)和空气出口(02)；
供电电池单元(20)，包括第一阳极入口(03)、第一阴极入口(04)、第一阳极出口(05)与第一阴极出口(06)，所述氢气出口(01)与所述第一阳极入口(03)相连，所述空气出口(02)与所述第一阴极入口(04)相连；以及
辅助电池单元(40)，包括第二阳极入口(07)与第二阴极入口(08)，所述第二阳极入口(07)与所述第一阳极出口(05)相连，所述第二阴极入口(08)与所述第一阴极出口(06)相连。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料供应单元(10)包括：
氢气流量控制器(11)；
氢气加湿器(13)，与所述氢气流量控制器(11)相连，所述氢气出口(01)设置在所述氢气加湿器(13)上；
空气流量控制器(12)；以及
空气加湿器(14)，与所述空气流量控制器(12)相连，所述空气出口(02)设置在所述空气加湿器(14)上。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统还包括汽水分离单元(30)，所述汽水分离单元(30)包括：
阳极汽水分离器(31)，连接设置在所述第一阳极出口(05)与所述第二阳极入口(07)之间。
4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，所述汽水分离单元(30)包括：
阴极汽水分离器(32)，连接设置在所述第一阴极出口(06)与所述第二阴极入口(08)之间。
5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述供电电池单元(20)的额定功率大于所述辅助电池单元(40)的额定功率。
6.根据权利要求1或5所述的燃料电池系统，其特征在于，所述辅助电池单元(40)包括燃料单电池或至少一个燃料电池堆。
7.根据权利要求1或5所述的燃料电池系统，其特征在于，所述供电电池单元(20)包括一个或多个并联的燃料电池堆。
8.根据权利要求7所述的燃料电池系统，其特征在于，所述供电电池单元(20)的至少一个所述燃料电池堆的至少一个供电膜电极(22)为疏水膜电极。
9.一种利用燃料电池系统供电的方法，其特征在于，所述方法利用权利要求1至8中任一项所述的燃料电池系统供电，所述方法包括：
采用燃料供应单元增加原料空气和原料氢气的流量；利用所述原料空气和原料氢气在供电电池单元中发生反应产生电能，并排出空气尾气和氢气尾气；使所述空气尾气和所述氢气尾气在辅助电池单元继续反应产生电能。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述燃料供应单元包括氢气加湿器和/或空气加湿器时，使所述原料空气经过所述空气加湿器加湿后进入所述供电电池单元，和/或使所述原料氢气经过所述氢气加湿器加湿后进入所述供电电池单元。
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