CN113113644B - 一种氢气燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氢气燃料电池系统，涉及燃料电池技术领域，该系统包括：电池堆、空压机、第一湿度交换装置和控制器，第一湿度交换装置设于所述空压机与电池堆之间，所述第一湿度交换装置接收所述空压机的干空气，并将干空气与所述电池堆的阳极尾气进行湿度交换，再将湿度交换后的阳极尾气输送至所述电池堆的阳极入口；控制器获取所述第一湿度交换装置的水迁移系数、所述电池堆的阳极出口的温度和压力、所述空压机出口的温度和压力，控制所述第一湿度交换装置接收干空气的流量。本发明除湿效果好，不涉及液态水的排放，避免氢气排出，氢气利用率高，且能精确控制尾气中的氢气湿度，满足电池堆在不同工况功率下阳极电化学反应的需求。

Description

一种氢气燃料电池系统
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种氢气燃料电池系统。
背景技术
目前，环境与能源问题日益严峻，具有氢气燃料电池系统的汽车因其无污染、能量转换效率高、原料来源广等优点，被认为是未来最具前景的能源动力装置。
电池堆是氢气燃料电池系统的主要组成部分。电池堆的阳极电化学反应时为了节约氢气，通常循环使用阳极尾气中的氢气。但是阳极尾气湿度较高，不利于电池堆阳极的电化学反应。因此，阳极尾气重新进入电池堆阳极之前要经过除湿，以使电池堆阳极入口的氢气控制在一定湿度范围。
现有技术中，一般采用气液分离器与加热排水阀组合装置为阳极尾气除湿。但是，气液分离器只能去除液态水，除湿效果较差，阳极尾气中的氢气湿度控制精度不高，而且气液分离器形成的液态水排放过程中，很多氢气随着加热排水阀打开时排出，降低了氢气利用率，也容易造成氢气排放超标，存在安全隐患。
发明内容
本发明实施例提供一种氢气燃料电池系统，以解决相关技术中的氢气燃料电池系统阳极尾气除湿效果不理想，氢气湿度控制精度不高，氢气利用率的技术问题。
第一方面，提供了一种氢气燃料电池系统，包括：
电池堆；
空压机，其与所述电池堆间隔设置；
第一湿度交换装置，其设于所述空压机与电池堆之间，所述第一湿度交换装置用于接收所述空压机的干空气，并将干空气与所述电池堆的阳极尾气进行湿度交换后的阳极尾气输送至所述电池堆的阳极入口；
控制器，其用于获取所述第一湿度交换装置的水迁移系数、所述电池堆的阳极出口的温度和压力、所述空压机出口的温度和压力，以控制所述第一湿度交换装置接收干空气的流量。
一些实施例中，所述第一湿度交换装置包括：
第一壳体，其两端设有与所述空压机出口连接的入口A、与所述电池堆的阴极入口连接的出口B，侧面设有与所述电池堆的阳极出口连接的入口C以及与所述电池堆的阳极入口连接的出口D；
两个第一封堵件，其将所述第一壳体内部间隔为第一腔体、第二腔体以及第三腔体，所述入口A和出口B分别与所述第一腔体、第三腔体连通，所述入口C和出口D均与第三腔体连通；
多根第一湿度交换膜管，其间隔排列布置于所述第二腔体内，每根所述第一湿度交换膜管的两端分别与两个所述第一封堵件连接，且均将所述第一腔体、第三腔体连通。
一些实施例中，所述氢气燃料电池系统还包括：
第一压力、温度传感器组，其用于采集所述电池堆的阳极出口的压力P2和温度T2；
第二压力、温度传感器组，其用于采集所述空压机出口的压力P3和温度T3；
第一控制阀，其设于所述空压机出口与所述入口A之间；
所述控制器用于获取所述第一压力、温度传感器组采集的所述电池堆的阳极出口的压力P2和温度T2，并结合所述电池堆的阳极入口的需求氢气流量Q1、需求湿度RH1、需求温度T1、需求压力P1以及阳极出口的湿度RH2，计算得到阳极尾气需求除湿量QW；其中，需求氢气流量Q1、需求湿度RH1、需求温度T1以及需求压力P1均根据所述电池堆的一个工况功率设定，阳极出口的湿度RH2根据所述电池堆标定的功率-阳极出口湿度对应关系表取值；
所述控制器用于获取所述第一湿度交换装置的水迁移系数ki、所述需求除湿量QW、第二压力、温度传感器组采集的所述空压机出口的压力P3和温度T3，计算得到所述第一湿度交换装置接收干空气的流量Q2，并根据所述流量Q2控制所述第一控制阀的开度。
一些实施例中，所述第一湿度交换装置还用于将干空气与所述电池堆的阳极尾气进行湿度交换后的湿空气输送至所述电池堆的阴极入口；
所述氢气燃料电池系统还包括第二湿度交换装置，所述第二湿度交换装置设于所述空压机与所述电池堆之间，所述第二湿度交换装置用于接收所述空压机的干空气，并将干空气与所述电池堆的阴极尾气进行湿度交换后的湿空气输送至所述电池堆的阴极入口；
所述控制器还用于获取所述第一湿度交换装置接收干空气的流量Q2，控制所述第二湿度交换装置接收干空气的流量Q3。
一些实施例中，所述第二湿度交换装置包括：
第二壳体，其两端设有与所述空压机出口连接的入口E、与所述电池堆的阴极入口连接的出口F，侧面设有与所述电池堆的阴极尾气出口连接的入口G以及与外界空气连通的出口H；
两个第二封堵件，其将所述第二壳体内部间隔为第四腔体、第五腔体以及第六腔体，所述入口E和出口F分别与所述第四腔体、第六腔体连通，所述入口G和出口H均与第五腔体连通；
多根第二湿度交换膜管，其间隔排列布置于所述第五腔体内，每根所述第二湿度交换膜管的两端分别与两个所述第二封堵件连接，且均将所述第四腔体、第六腔体连通。
一些实施例中，所述氢气燃料电池系统还包括：
第二控制阀，其设于所述空压机出口与所述入口E之间；
所述控制器用于根据所述第一湿度交换装置接收干空气的流量Q2和所述电池堆阴极入口需求空气流量Q4，计算得到所述第二湿度交换装置接收干空气的流量Q3，并根据所述流量Q3控制所述第二控制阀的开度；其中，所述电池堆阴极入口需求空气流量Q4根据所述电池堆的工况功率设定。
一些实施例中，所述第二壳体与所述第一壳体连接。
一些实施例中，所述第二湿度交换膜管和第一湿度交换膜管均为Nafion管。
一些实施例中，所述氢气燃料电池系统还包括：空气过滤器，其设于所述空压机的入口处。
一些实施例中，所述氢气燃料电池系统还包括：中冷器，其设于所述空压机的出口处。
本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：
本发明实施例提供了一种氢气燃料电池系统，其设置有第一湿度交换装置，所述第一湿度交换装置接收所述空压机的干空气，并将干空气与所述电池堆的阳极尾气进行湿度交换，再将湿度交换后的阳极尾气输送至所述电池堆的阳极入口。一方面，使用干空气与阳极尾气进行湿度交换，阳极尾气的除湿效果好，不涉及液态水的排放，避免氢气排出，氢气利用率高。另一方面，根据所述第一湿度交换装置的水迁移系数、所述电池堆的阳极出口的温度和压力、所述空压机出口的温度和压力，可以精确控制进入所述第一湿度交换装置空气的流量，进而精确控制阳极尾气中氢气的湿度，使得除湿后的阳极尾气中的氢气，满足所述电池堆在不同工况功率下阳极电化学反应的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种氢气燃料电池系统的原理示意图；
图2为本发明实施例提供的第一湿度交换装置和第二湿度交换装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的第一湿度交换膜管进行湿度交换的原理示意图；
图中：1、电池堆；2、空压机；3、第一湿度交换装置；31、第一壳体；311、第一腔体；312、第二腔体；313、第三腔体；32、第一封堵件；33、第一湿度交换膜管；4、控制器；5、第一压力、温度传感器组；6、第二压力、温度传感器组；7、第一控制阀；8、第三压力、温度传感器组；9、第二湿度交换装置；91、第二壳体；911、第四腔体；912、第五腔体；913、第六腔体；92、第二封堵件；93、第二湿度交换膜管；10、第二控制阀；11、空气过滤器；12、中冷器；13、氢气循环泵；14、储氢罐；15、空气流量计；16、四通管；17、背压阀；18、排氢阀；19、泄压阀；20、三通阀。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种氢气燃料电池系统，能解决相关技术中的氢气燃料电池系统除湿效果不理想，氢气湿度控制精度不高，氢气利用率的技术问题。
参见图1所示，一种氢气燃料电池系统，包括：电池堆1、空压机2、第一湿度交换装置3以及控制器4。
所述第一湿度交换装置3设于所述空压机2与所述电池堆1之间，所述第一湿度交换装置3用于接收所述空压机2的干空气，并将干空气与所述电池堆1的阳极尾气进行湿度交换，再将湿度交换后的阳极尾气输送至所述电池堆1的阳极入口。所述控制器4获取所述第一湿度交换装置3的水迁移系数、所述电池堆1阳极出口的温度和压力、所述空压机2出口的温度和压力，控制所述第一湿度交换装置3接收干空气的流量，以满足所述电池堆1在不同工况功率下阳极电化学反应的需求。
具体地，参见图2所示，所述第一湿度交换装置3包括：第一壳体31、两个第一封堵件32和多根第一湿度交换膜管33。
所述第一壳体31两端设有与所述空压机2出口连接的入口A、与所述电池堆1的阴极入口连接的出口B，侧面设有与所述电池堆1的阳极出口连接的入口C以及与所述电池堆1的阳极入口连接的出口D。
两个所述第一封堵件32将所述第一壳体31内部间隔为第一腔体311、第二腔体312以及第三腔体313，所述入口A和所述出口B分别与所述第一腔体311、第三腔体313连通，所述入口C和所述出口D均与所述第三腔体313连通。
多根所述第一湿度交换膜管33间隔排列布置于所述第二腔体312内，每根所述第一湿度交换膜管33的两端分别与两个所述第一封堵件32连接，且均将所述第一腔体311、第三腔体313连通。
参见图2所示，来自所述空压机2的干空气通过所述入口A进入所述第一腔体311，来自所述电池堆1的阳极出口的湿阳极尾气通过所述入口C进入所述第二腔体312。参见图3所示，当干空气穿过所述第一湿度交换膜管33内孔进入所述第三腔体313时，与所述第一湿度交换膜管33外侧的湿尾气进行湿度交换，空气的湿度增加进入所述第三腔体313，再通过所述出口B输送至所述电池堆1的阴极入口。同时，湿阳极尾气的湿度降低，再通过所述出口D输送至所述电池堆1的阳极入口，继续参与阳极电化学反应，参见图1所示，通常所述出口D与所述电池堆1的阳极入口之间设置氢气循环泵13和储氢罐14，干燥后的湿阳极尾气被氢气循环泵13输送至阳极入口前，与储氢罐14的氢气混合。
进一步地，参见图1所示，本发明实施例中的氢气燃料电池系统还包括：第一压力、温度传感器组5，第二压力、温度传感器组6，以及第一控制阀7。所述第一压力、温度传感器组5用于采集所述电池堆1的阳极出口的压力P2和温度T2。第二压力、温度传感器组6用于采集空压机2出口的压力P3和温度T3。所述第一控制阀7设于所述空压机2出口与所述入口A之间。
所述控制器4获取所述第一压力、温度传感器组5采集的所述电池堆1的阳极出口的压力P2和温度T2，并结合所述电池堆1在一个工况功率下阳极入口的需求氢气流量Q1、需求湿度RH1、需求温度T1、需求压力P1以及阳极出口的湿度RH2，计算得到阳极尾气需求除湿量QW。其中，需求氢气流量Q1、需求湿度RH1、需求温度T1以及需求压力P1均根据电池堆1的工况功率预设定值，阳极出口的湿度RH2根据电池堆1预标定的功率-阳极出口湿度对应关系表取值。
阳极尾气需求除湿量QW的计算公式如下：
Figure BDA0002989282920000071
其中，Mw是水的摩尔质量，Mw是氢气的摩尔质量。另外，PS1、PS2的计算公式如下：
Figure BDA0002989282920000072
其中，当t取T1时，可以得到PS1，当t取T2时，可以得到PS2。
所述控制器4根据所述第一湿度交换装置3的水迁移系数ki、需求除湿量QW、第二压力、温度传感器组6采集的所述空压机2出口的压力P3和温度T3，计算得到所述第一湿度交换装置3接收干空气的流量Q2，并根据流量Q2控制所述第一控制阀7的开度，以满足电池堆1在该工况功率下阳极电化学反应的需求。
Figure BDA0002989282920000081
其中，Mg是空气摩尔质量。另外，根据公式(2)，当t取T3时，可以得到PS3。所述第一湿度交换装置3的水迁移系数ki可以预先通过根据电池堆1的工况功率标定。
综合上述，本发明实施例中氢气燃料电池系统，设置有第一湿度交换装置3，所述第一湿度交换装置3接收所述空压机2的干空气，并将干空气与所述电池堆1的阳极尾气进行湿度交换，再将湿度交换后的阳极尾气输送至所述电池堆1的阳极入口。一方面，使用干空气与阳极尾气进行湿度交换，阳极尾气的除湿效果好，不涉及液态水的排放，避免氢气排出，氢气利用率高。另一方面，根据所述第一湿度交换装置3的水迁移系数、所述电池堆1的阳极出口的温度和压力以及所述空压机2出口的温度和压力，可以精确控制进入第一湿度交换装置3干空气的流量，进而精确控制阳极尾气中氢气的湿度，使得除湿后的阳极尾气中的氢气湿度，满足所述电池堆1在不同工况功率下阳极电化学反应的需求。
作为可选的实施方式，参见图1所示，本发明实施例中的所述第一湿度交换装置3还用于将干空气与所述电池堆1的阳极尾气进行湿度交换后的湿空气输送至所述电池堆1的阴极入口。本发明实施例中的氢气燃料电池系统还包括第二湿度交换装置9，第二湿度交换装置9设于空压机2与电池堆1之间，第二湿度交换装置9用于接收空压机2的干空气，并将干空气与电池堆1的阴极尾气进行湿度交换，再将湿度交换后的湿空气输送至阴极入口。控制器4还用于根据第一湿度交换装置3接收干空气的流量Q2，控制第二湿度交换装置9接收干空气的流量Q3。
本发明实施例通过将所述第一湿度交换装置3湿度交换后的湿空气输送至所述电池堆1的阴极入口，由于所述电池堆1的阴极电化学反应恰好需要具有一定湿度的空气，两者结合正好实现空气资源的充分利用。另外，考虑到所述第一湿度交换装置3湿度交换的空气量不能够完全满足所述电池堆1的阴极电化学反应的需求，本发明实施例中的氢气燃料电池系统还设置第二湿度交换装置9，将所述电池堆1的阴极电化学反应后的阴极尾气与干空气进行湿度交换，与所述第一湿度交换装置3湿度交换后的湿空气一起输入至所述电池堆1的阴极入口，提供足量空气满足阴极电化学反应的需求。
具体地，所述第二湿度交换装置9包括：第二壳体91、两个第二封堵件92和多根第二湿度交换膜管93。
所述第二壳体91两端设有与所述空压机2出口连接的入口E、与所述电池堆1的阴极入口连接的出口F，侧面设有与所述电池堆1的阴极尾气出口连接的入口G以及与外界空气连通的出口H。
两个所述第二封堵件92将所述第二壳体91内部间隔为第四腔体911、第五腔体912以及第六腔体913，所述入口E和所述出口F分别与所述第四腔体911、所述第六腔体913连通，所述入口G和所述出口H均与第五腔体912连通。
多根所述第二湿度交换膜管93间隔排列布置于所述第五腔体912内，每根所述第二湿度交换膜管93的两端分别与两个所述第二封堵件92连接，且均将所述第四腔体911、第六腔体913连通。
进一步地，参见图1所示，本发明实施例中的氢气燃料电池系统还包括第二控制阀10，所述第二控制阀10设于空压机2出口与入口E之间。
所述控制器4根据所述第一湿度交换装置3接收干空气的流量Q2，并结合所述电池堆1在阴极入口需求空气流量Q4，计算得到第二湿度交换装置9接收干空气的流量Q3，并根据流量Q3控制所述第二控制阀10的开度，满足所述电池堆1在不同工况功率下阴极电化学反应的需求。其中，Q3＝Q4-Q2。其中，所述电池堆1的阴极入口需求空气流量Q4根据电池堆1的工况功率设定。
作为可选的实施方式，参见图1所示，所述第二壳体91与所述第一壳体31连接，连接后的所述第一湿度交换装置3和所述第二湿度交换装置9形成一个整体结构，结构紧凑，两者又能相互独立工作。
作为可选的实施方式，所述第二湿度交换膜管93和第一湿度交换膜管33均为Nafion管，Nafion是聚四氟乙烯和全氟-3，6-二环氧bai-4-甲基-7-癸烯-硫酸的共聚物。Nafion具有极强的抗化学侵蚀特性，而磺酸基团的存在赋予Nafion不同寻常的特性。磺酸有很强的渗水性，聚合物中的每个磺酸基团最多可以接受13个水分子，Nafion吸收水的重量的22％。Nafion管具有优良的湿度交换性能，还能进行热量交换，将湿尾气中热量交换至空气，满足阴极电化学反应的温度需求。
作为可选的实施方式，参见图1所示，本发明实施例中的氢气燃料电池系统还包括：空气过滤器11，所述空气过滤器11设于所述空压机2的入口处，所述空气过滤器11能够把含尘的空气净化处理后送入所述空压机2内，以保证所述空压机2洁净度，进而保证后级电池堆1正常工作。
作为可选的实施方式，参见图1所示，本发明实施例中的氢气燃料电池系统还包括：中冷器12，所述中冷器12设于所述空压机2的出口处，所述中冷器12能够降低所述空压机2的功耗，保证所述空压机2的可靠运行。
需要说明的是，为了功能的完整性，本发明实施例中的氢气燃料电池系统还包括：第三压力、温度传感器组8、空气流量计15、四通管16、背压阀17、排氢阀18、泄压阀19以及多个三通阀20。四通管16和多个三通阀20用于气流的分发或汇集。所述第三压力、温度传感器组8用于采集所述电池堆1的阴极入口的压力P4和温度T4并反馈至所述控制器4，所述背压阀17与所述出口H连接，所述控制器4获取所述第三压力、温度传感器组8采集的所述电池堆1的阴极入口的P4和温度T4，进一步精确调节所述第二控制阀10和所述背压阀17的开度，控制进入所述第二湿度交换装置9空气的流量Q3。所述排氢阀18与所述出口D连接，用于特殊情况下排氢作业。所述泄压阀19与四通管16的一个出口连接，用于应急泄压。所述空气流量计15用于测量进入空压机气体的流量。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种氢气燃料电池系统，其特征在于，包括：
电池堆(1)；
空压机(2)，其与所述电池堆(1)间隔设置；
第一湿度交换装置(3)，其设于所述空压机(2)与电池堆(1)之间，所述第一湿度交换装置(3)用于接收所述空压机(2)的干空气，并将干空气与所述电池堆(1)的阳极尾气进行湿度交换后的阳极尾气输送至所述电池堆(1)的阳极入口；
控制器(4)，其用于获取所述第一湿度交换装置(3)的水迁移系数、所述电池堆(1)的阳极出口的温度和压力、所述空压机(2)出口的温度和压力，以控制所述第一湿度交换装置(3)接收干空气的流量。
2.如权利要求1所述的一种氢气燃料电池系统，其特征在于，所述第一湿度交换装置(3)包括：
第一壳体(31)，其两端设有与所述空压机(2)出口连接的入口A、与所述电池堆(1)的阴极入口连接的出口B，侧面设有与所述电池堆(1)的阳极出口连接的入口C以及与所述电池堆(1)的阳极入口连接的出口D；
两个第一封堵件(32)，其将所述第一壳体(31)内部间隔为第一腔体(311)、第二腔体(312)以及第三腔体(313)，所述入口A和出口B分别与所述第一腔体(311)、第三腔体(313)连通，所述入口C和出口D均与第三腔体(313)连通；
多根第一湿度交换膜管(33)，其间隔排列布置于所述第二腔体(312)内，每根所述第一湿度交换膜管(33)的两端分别与两个所述第一封堵件(32)连接，且均将所述第一腔体(311)、第三腔体(313)连通。
3.如权利要求2所述的一种氢气燃料电池系统，其特征在于，还包括：
第一压力、温度传感器组(5)，其用于采集所述电池堆(1)的阳极出口的压力P2和温度T2；
第二压力、温度传感器组(6)，其用于采集所述空压机(2)出口的压力P3和温度T3；
第一控制阀(7)，其设于所述空压机(2)出口与所述入口A之间；
所述控制器(4)用于获取所述第一压力、温度传感器组(5)采集的所述电池堆(1)的阳极出口的压力P2和温度T2，并结合所述电池堆(1)的阳极入口的需求氢气流量Q1、需求湿度RH1、需求温度T1、需求压力P1以及阳极出口的湿度RH2，计算得到阳极尾气需求除湿量QW；其中，需求氢气流量Q1、需求湿度RH1、需求温度T1以及需求压力P1均根据所述电池堆(1)的一个工况功率设定，阳极出口的湿度RH2根据所述电池堆(1)标定的功率-阳极出口湿度对应关系表取值；
所述控制器(4)用于获取所述第一湿度交换装置(3)的水迁移系数ki、所述需求除湿量QW、第二压力、温度传感器组(6)采集的所述空压机(2)出口的压力P3和温度T3，计算得到所述第一湿度交换装置(3)接收干空气的流量Q2，并根据所述流量Q2控制所述第一控制阀(7)的开度。
4.如权利要求3所述的一种氢气燃料电池系统，其特征在于：
所述第一湿度交换装置(3)还用于将干空气与所述电池堆(1)的阳极尾气进行湿度交换后的湿空气输送至所述电池堆(1)的阴极入口；
所述氢气燃料电池系统还包括第二湿度交换装置(9)，所述第二湿度交换装置(9)设于所述空压机(2)与所述电池堆(1)之间，所述第二湿度交换装置(9)用于接收所述空压机(2)的干空气，并将干空气与所述电池堆(1)的阴极尾气进行湿度交换后的湿空气输送至所述电池堆(1)的阴极入口；
所述控制器(4)还用于获取所述第一湿度交换装置(3)接收干空气的流量Q2，控制所述第二湿度交换装置(9)接收干空气的流量Q3。
5.如权利要求4所述的一种氢气燃料电池系统，其特征在于，所述第二湿度交换装置(9)包括：
第二壳体(91)，其两端设有与所述空压机(2)出口连接的入口E、与所述电池堆(1)的阴极入口连接的出口F，侧面设有与所述电池堆(1)的阴极尾气出口连接的入口G以及与外界空气连通的出口H；
两个第二封堵件(92)，其将所述第二壳体(91)内部间隔为第四腔体(911)、第五腔体(912)以及第六腔体(913)，所述入口E和出口F分别与所述第四腔体(911)、第六腔体(913)连通，所述入口G和出口H均与第五腔体(912)连通；
多根第二湿度交换膜管(93)，其间隔排列布置于所述第五腔体(912)内，每根所述第二湿度交换膜管(93)的两端分别与两个所述第二封堵件(92)连接，且均将所述第四腔体(911)、第六腔体(913)连通。
6.如权利要求5所述的一种氢气燃料电池系统，其特征在于，还包括：
第二控制阀(10)，其设于所述空压机(2)出口与所述入口E之间；
所述控制器(4)用于根据所述第一湿度交换装置(3)接收干空气的流量Q2和所述电池堆(1)阴极入口需求空气流量Q4，计算得到所述第二湿度交换装置(9)接收干空气的流量Q3，并根据所述流量Q3控制所述第二控制阀(10)的开度；其中，所述电池堆(1)阴极入口需求空气流量Q4根据所述电池堆(1)的工况功率设定。
7.如权利要求5所述的一种氢气燃料电池系统，其特征在于：
所述第二壳体(91)与所述第一壳体(31)连接。
8.如权利要求5所述的一种氢气燃料电池系统，其特征在于：
所述第二湿度交换膜管(93)和第一湿度交换膜管(33)均为Nafion管。
9.如权利要求1所述的一种氢气燃料电池系统，其特征在于，还包括：空气过滤器(11)，其设于所述空压机(2)的入口处。
10.如权利要求1所述的一种氢气燃料电池系统，其特征在于，还包括：中冷器(12)，其设于所述空压机(2)的出口处。
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