CN113224347A - 一种燃料电池系统换热加湿装置及换热加湿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃料电池系统换热加湿装置，包括燃料电池电堆、氢气供应子系统、热管理子系统、电能输出子系统以及由空气过滤器、空气压缩机和换热加湿装置组成的空气供应系统，换热加湿装置包括换热模块和加湿模块，换热模块包括由换热壁隔绝的高温侧腔体和低温侧腔体，加湿模块包括由选择透过性膜壁隔绝的湿气体侧腔体和干气体侧腔体；还公开了空气换热加湿方法；本发明装置具有减少空气供给子系统体积，增加燃料电池系统体积功率密度的特点；本发明方法具有改善燃料电池系统空气子系统的温度分布，提高空气加湿效果的特点。

Description

一种燃料电池系统换热加湿装置及换热加湿方法

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池系统换热加湿装置，以及其系统空气换热加湿方法。

背景技术

燃料电池是一种将燃料中的化学能直接转化为电能的装置，被广泛应用于汽车、船舶、电站等领域。在燃料电池工作时，氢气和空气被分别通入燃料电池的阳极和阴极侧，发生电化学反应产生电能。

燃料电池系统以燃料电池为核心，围绕其配置氢气供应子系统、空气供应子系统、热管理子系统、电能管理子系统，组合成为一个整体。空气供应子系统即为燃料电池提供一定压力、一定温度、一定湿度的空气，确保燃料电池电堆处于合适的工作状态。目前空气供应子系统还存在进入电堆的空气温度、湿度控制困难，换热器、加湿器体积庞大等问题。研究人员采用了不同的方法和策略以解决这些问题。

目前行业内空气供应子系统普遍采用空压机将空气压缩，然后经过增湿器为空气增湿后送入电堆。然而空压机压缩后的空气会出现温度过热，超出增湿器工作温度限度，因此不得不在空压机和增湿器之间增加中冷器，在中冷器内用冷却液体给空气降温，以适应增湿器工作温度。该通用方法经常出现中冷器给气体降温后温度难以控制，导致控温和增湿效果均变差，进而影响电堆和燃料电池系统工作状况。

专利文献CN11326767A公开了一种加热中冷加湿一体装置及燃料电池系统和控制方法。该发明提供的一种装置，将中冷，加湿以及电加热集成在一个装置内期望实现减少系统体积。该发明是将市场上已经出现的中冷器、加湿器、电加热器做一体化设计，然而在燃料电池系统有限体积内安装该异形装置具有一定难度。

发明内容

针对现有技术的不足或改进需求，本发明之一是提供一种燃料电池系统换热加湿装置，目的在于利用空气路出电堆后的空气与进电堆前的空气的加湿和换热，改善燃料电池系统电堆空气供应系统的温度分布，提高空气路加湿效果，提升系统效率，减少气体泄漏可能性，减小空气供应系统体积，增加燃料电池系统体积比功率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种燃料电池系统换热加湿装置，包括燃料电池电堆以及与燃料电池电堆连接的氢气供应子系统、热管理子系统以及电能输出子系统；还包括由空气过滤器、空气压缩机和换热加湿装置组成的空气供应系统；所述的换热加湿装置包括对流入的两股气体进行换热的换热模块和改变两股气体湿度的加湿模块，所述的换热模块包括由换热壁隔绝的高温侧腔体和低温侧腔体，所述的加湿模块包括由选择透过性膜壁隔绝的湿气体侧腔体和干气体侧腔体，高温侧腔体上分别设置有高温气体出入口，低温侧腔体上分别设置有低温气体出入口，湿气体侧腔体上分别设置有湿气体出入口，干气体侧腔体上分别设置有干气体出入口，其中低温气体入口与湿气体侧出口相连接，高温气体出口与干气体侧入口相连接，干气体侧出口和湿气体侧入口分别与燃料电池电堆的空气入口和空气出口连接，高温气体入口与空气压缩机连接，空气压缩机与空气过滤器连接，低温气体出口连接尾气排放阀。

所述的一种燃料电池系统换热加湿装置，其换热模块和加湿模块彼此独立且由管道连接。

所述的一种燃料电池系统换热加湿装置，其换热模块和加湿模块集成安装在壳体内；所述的高温侧腔体和干气体侧腔体相连通，所述的低温侧腔体和湿气体侧腔体相连通。

所述的一种燃料电池系统换热加湿装置，其换热模块和加湿模块设置在壳体内并通过留有通道的隔板隔开；所述的换热壁为列管式换热壁，所述的选择透过性膜壁为列管式选择透过性膜壁，所述的干气体侧入口、高温侧腔体、干气体侧腔体和干气体侧出口依次连通，所述的湿气体侧入口、湿气体侧腔体、低温侧腔体和湿气体侧出口依次连通。

所述的一种燃料电池系统换热加湿装置，其换热模块和加湿模块集成安装在壳体内；所述的高温侧腔体和干气体侧腔体相连通，所述的低温侧腔体和湿气体侧腔体相连通；所述的低温气体出口还分别设置有：一流量控制模块，用于控制燃料电池电堆内的空气流量和压力；一消音模块，用于降低空气供应系统噪音到可接受水平；一温度湿度压力传感器，用于监测进入燃料电池电堆前的空气温度、压力、湿度的监测并向控制系统反馈监测数据。

进一步，所述换热壁的高温侧使用直流道，所述换热壁的低温侧使用换热板，或者具备扰流环或扰流丝的波纹管式换热管，或者曲折/狭窄的流道，或者破坏层流边界层。

进一步，所述的湿气体侧腔体采用曲折/狭窄的结构，或者破坏层流边界层，或者强化流动的流道、或者折叠结构的选择透过膜。

本发明之二是提供上述换热加湿装置的空气换热加湿方法，包括如下步骤：

1），燃料电池电堆工作时，环境中的空气依次经过空气过滤器和空气压缩机后通过高温气体入口进入高温侧腔体；

2），高温空气通过高温气体出口流出高温侧腔体，通过干气体侧入口进入干气体侧腔体；

3），干空气通过干气体侧出口流出干气体侧腔体，进入燃料电池电堆的空气入口；

4），空气流经电堆空气流道，一部分氧气发生电化学反应被消耗，剩余部分空气并携带部分水蒸气形成湿空气，从燃料电池电堆的空气出口流出，通过湿气体侧入口进入湿气体侧腔体；

5），湿空气通过湿气体侧出口流出湿气体侧腔体，通过低温气体入口进入低温侧腔体；

6，湿空气流经低温侧腔体和高温侧腔体，通过高温气体出口流出高温侧腔体，通过尾气排放阀排出。

本发明的有益效果是：

燃料电池发动机工作时，空气供应系统将环境中的空气送入高温侧腔体，在换热器中与从加湿器湿空气侧出口的低温空气换热后，从高温侧出口排出，进入加湿器干空气侧，在加湿器中被电堆空气排出口排出的湿空气尾气加湿后进入燃料电池电堆，在电堆中与氢气路进入的氢气进行电化学反应后经空气出口排出，进入加湿器湿空气入口，加湿干空气后由湿空气排出口排出，进入换热器低温空气进口与高温空气换热后，从高温空气出口排出，经过空气路尾气排出阀、消音器等器件后，排放到大气环境中，实现空气路出电堆后的空气对进电堆前的空气的加湿和换热。

本发明方法具有改善燃料电池系统空气子系统的温度分布，提高空气加湿效果的特点，本发明装置具有减少空气供给子系统体积，增加燃料电池系统体积功率密度的特点。

附图说明

图1是本发明实施例1的系统原理示意图；

图2是本发明实施例1的换热器结构示意图；

图3是本发明实施例1的加湿器结构示意图；

图4是本发明实施例2的系统原理示意图；

图5是本发明实施例2的换热加湿一体化装置结构示意图；

图6是本发明实施例3的列管式换热加湿器结构示意图；

图7是本发明实施例4的系统原理示意图；

图8是本发明实施例4的换热加湿一体化装置结构示意图。

各附图标记为：1—换热器，10/80—换热模块，11—高温侧入口，12/101/501/801/—高温侧腔体，13—高温侧出口，14—低温侧入口，15/102/503/802—低温侧腔体，16—低温侧出口，17/103/803—换热壁，2—加湿器，20/90—加湿模块，21/404—湿气体侧入口，22/202/603/902—湿气体侧腔体，23/403—湿气体侧出口，24/401—干气体侧入口，25/201/601/901—干气体侧腔体，26/402—干气体侧出口，27/203/903—选择透过性膜壁，30/40/70—壳体，100—换热加湿一体化装置，301/701—第一气体入口，302/702—第一气体出口，303/703—第二气体入口，304/704—第二气体出口，700—空气处理一体化装置，130—流量控制模块，140—消音模块，150—温度湿度压力传感器，2001—氢气供应子系统，6001—热管理子系统，4001—燃料电池电堆，5001—电能输出子系统，3001—空气过滤器，3002—空气压缩机，3005—尾气排放阀，3006—排气消音器，3007—温度压力湿度传感器，400—列管式换热加湿器，405—隔板，502—列管式换热壁，504/604—第一导流板，602—列管式选择透过性膜壁。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行清楚、完整地说明。

图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8均为本发明的一种实施例的原理示意图或简图，并不代表该装置的形式、尺寸、空间位置只能如图形所示。

实施例1

作为一个基础实施例，本发明公开的一种燃料电池系统换热加湿装置，如图1所示，包括氢气供应子系统2001，热管理子系统6001，燃料电池电堆4001，电能输出子系统5001以及由空气过滤器3001、空气压缩机3002和换热加湿装置组成的空气供应系统，所述的换热加湿装置与燃料电池电堆4001的空气入口之间连接有温度压力湿度传感器3007，其中换热模块和加湿模块分别为换热器1和加湿器2，本实施例的换热模块和加湿模块彼此独立且由管道连接，即换热加湿装置由一个气体和气体换热的换热器1和一个气体给气体加湿的加湿器2构成。

如图2所示，所述的换热器1包括由换热壁17隔绝的高温侧腔体12和低温侧腔体15，该换热壁17具有隔绝传质过程，只允许换热的特点（包括但不限于换热管式、换热板式，换热壁17高温侧使用直流道，换热管式外侧腔体作为高温侧腔体，换热壁17低温侧使用具备扰流环或扰流丝的波纹管式换热管，换热壁17低温侧采用曲折的狭窄的流道或者破坏气体层流流动的方法的换热板），高温侧腔体12上分别设置有高温侧入口11和高温侧出口13，低温侧腔体15上分别设置有低温侧入口14和低温侧出口16。

如图3所示，所述的加湿器2包括由选择透过性膜壁27隔绝的湿气体侧腔体22和干气体侧腔体25，该选择透过性膜壁27具有选择透过性，即只允许水和气体中水蒸气透过，不允许空气中其它成分透过的特点（包括但不限于微型管式和板式），所述的湿气体侧腔体22上分别设置有湿气体侧入口21和湿气体侧出口23，所述的干气体侧腔体25上分别设置有干气体侧入口24和干气体侧出口26；所述的高温侧出口13与干气体侧入口24相连接，所述的湿气体侧出口23与低温侧入口14相连接；干气体侧出口26和湿气体侧入口21分别与燃料电池电堆4001的空气入口和空气出口连接，高温侧入口11与空气压缩机3002连接，空气压缩机3002与空气过滤器3001连接，低温侧出口16连接尾气排放阀3005，可在尾气排放阀3005之前连接排气消音器3006。

实施例2

如图4所示，本实施例的换热加湿装置可以是换热加湿一体化装置100；同时必须指出将换热加湿装置一体化并非是必须的，应该根据燃料电池系统对该装置所安装位置的需求，选择将装置一体化或者如实施例1所述的分体式装置。

如图5所示，该换热加湿一体化装置100包括：

一壳体30，设置第一气体入口301、第一气体出口302、第二气体入口303、第二气体出口304。

一换热模块10，安装在壳体30里，换热模块10包含高温侧腔体101、低温侧腔体102、换热壁103，用于对流经的两股气体进行换热。

一加湿模块20，安装在壳体30里，加湿模块20包含干气体侧腔体201、湿气体侧腔体202、选择透过性膜壁203，用于改变流经的两股气体湿度。

所述的高温侧腔体101和干气体侧腔体201相连通，所述的低温侧腔体102和湿气体侧腔体202相连通，所述的高温侧腔体101和干气体侧腔体201上分别设置有第一气体入口301和第一气体出口302，所述的湿气体侧腔体202和低温侧腔体102上分别设置有第二气体入口303和第二气体出口304，第一气体入口301与高温侧腔体101相连通，第一气体出口302与干气体侧腔体201相连通，第二气体入口303与湿气体侧腔体202相连通，第二气体出口304与低温侧腔体102相连通；所述的第一气体入口301与空气压缩机3002连接，所述的第一气体出口302与燃料电池电堆4001的空气入口连接，所述的第二气体入口303与燃料电池电堆4001的空气出口连接，所述的第二气体出口304连接尾气排放阀3005。

本实施例的第一气体入口301、第一气体出口302、第二气体入口303和第二气体出口304即为高温气体入口、干气体侧出口、湿气体侧入口和低温气体出口。

该换热加湿一体化装置100的工作流程为：

从空气压缩机3002出口排出的空气进入换热加湿一体化装置100，依次流过第一气体入口301、高温侧腔体101、干气体侧腔体201和第一气体出口302后流入电堆空气入口，流经电堆空气流道，空气中一部分氧气发生电化学反应被消耗，剩余部分空气并携带部分水蒸气，形成湿空气，从电堆空气出口流出，进入换热加湿一体化装置100，依次流过第二气体入口303、湿气体侧腔体202、低温侧腔体102和第二气体出口304后流去尾气排放阀3005。

本实施例与实施例1的区别是：换热加湿装置的换热器1和加湿器2被换热加湿一体化装置100替代。

实施例3

如图6所示，本实施例的换热加湿装置为列管式换热加湿器400，该设备包括：一壳体40，设置干气体侧入口401、干气体侧出口402、湿气体侧入口404、湿气体侧出口403。

高温侧腔体501、低温侧腔体503、列管式换热壁502和第一导流板504组成换热模块，用于对流经的两股气体进行换热。

干气体侧腔体601、湿气体侧腔体603、列管式选择透过性膜壁602和第一导流板604组成加湿模块，用于改变流经的两股气体湿度。

干气体侧入口401、高温侧腔体501、干气体侧腔体601、干气体侧出口402依次连通；湿气体侧入口404、湿气体侧腔体603、低温侧腔体503、湿气体侧出口403依次连通。

其中换热模块和加湿模块设置在壳体40内并通过留有通道的隔板405隔开；所述的换热壁包括列管式换热壁502和第一导流板504；所述的选择透过性膜壁包括列管式选择透过性膜壁602和第一导流板604组成。

实施例4

如图7所示，本实施例的换热加湿装置可以是空气处理一体化装置700，可以集成换热、加湿、流量控制、消音功能，该装置可以根据系统整体布置的要求，制作成异形的或者规则的形体；一体化装置可以减少管道连接，减少气体泄漏点。

如图8所示，该空气处理一体化装置700包括：

一壳体70，设置第一气体入口701、第一气体出口702、第二气体入口703、第二气体出口704。

一换热模块80，安装在壳体70里，换热模块80包含高温侧腔体801、低温侧腔体802以及换热壁803，用于对流经的两股气体进行换热。

一加湿模块90，安装在壳体70里，加湿模块90包含干气体侧腔体901、湿气体侧腔体902以及选择透过性膜壁903，用于改变流经的两股气体湿度。

一流量控制模块130，用于与空压机一起控制电堆内的空气流量和压力。

一消音模块140，用于降低空气供应系统噪音到可接受水平；

一温度湿度压力传感器150，安装于第一气体出口702处，用于监测进电堆前的空气温度、压力、湿度的监测并向控制系统反馈监测数据。

本实施例的第一气体入口701、第一气体出口702、第二气体入口703和第二气体出口704即为高温气体入口、干气体侧出口、湿气体侧入口和低温气体出口。

所述的高温侧腔体801和干气体侧腔体901相连通，所述的低温侧腔体802和湿气体侧腔体902相连通，所述的高温侧腔体801和干气体侧腔体901上分别设置有第一气体入口701和第一气体出口702，所述的低温侧腔体802和湿气体侧腔体902上分别设置有第二气体出口704和第二气体入口703，第一气体入口701一端直接连接空气压缩机3002出口，另一端与高温侧腔体801相连通，干气体侧腔体901与第一气体出口702相连通，第一气体出口702与电堆空气入口或电堆集成端板空气入口直接连接，第二气体入口703一端直接与电堆出口或电堆集成端板空气出口直接连接，同时与湿气体侧腔体902相连通，低温侧腔体802与流量控制模块130相连通，流量控制模块130与消音模块140相连通，消音模块140与第二气体出口704相连通，第二气体出口704直接连通大气环境。

从空气压缩机3002排出的空气直接进入该空气处理一体化装置700，依次流过第一气体入口701、高温侧腔体801、干气体侧腔体901和第一气体出口702之后流入电堆空气入口，流经电堆空气流道，空气中一部分氧气发生电化学反应被消耗，剩余部分空气并携带部分水蒸气，形成湿空气，从电堆空气侧出口流出，进入空气处理一体化装置700，依次流过第二气体入口703、湿气体侧腔体902、低温侧腔体802、流量控制模块130与消音模块140之后通过第二气体出口704流去大气环境。

本实施例与实施例1的区别是：换热加湿装置的换热器1和加湿器2被空气处理一体化装置700替代。

实施例5

本发明的一种燃料电池系统换热加湿装置的空气换热加湿方法包括如下步骤：

1），燃料电池电堆4001工作时，空气供应系统将环境中的空气经过空气过滤器3001进入空气压缩机3002加压后进入换热器1的高温侧入口11。

2），该股空气进入换热器1的高温侧入口11后，流经换热器1的高温侧腔体12，从换热器1的高温侧出口13流出，进入加湿器2的干气体侧入口24。

3），该股空气进入加湿器1的干气体侧入口24后，流经加湿器2的干气体侧腔体25，从干气体侧出口26流出，进入燃料电池电堆4001的空气入口。

4），该股空气从燃料电池电堆4001的空气入口流经电堆空气流道，空气中一部分氧气发生电化学反应被消耗，剩余部分空气并携带部分水蒸气形成湿空气，从燃料电池电堆4001的空气出口流出，进入加湿器2的湿气体侧入口21。

5），该湿空气进入加湿器2的湿气体侧入口21后，流经加湿器2的湿气体侧腔体22，从湿气体侧出口23流出，进入换热器1的低温侧入口14。

6），该湿空气进入换热器1的低温侧入口14后，流经换热器1的低温侧腔体15，从换热器1的低温侧出口16流出，进入空气路尾气排放阀3005入口。

7），该湿空气进入空气路尾气排放阀3005入口后，流经尾气排放阀3005，从尾气排放阀3005出口流出；进入消音器入口；流经消音器腔体从消音器出口排出，进入大气环境。

8），该湿空气进入消音器入口，流经消音器腔体，从消音器出口排出，进入大气环境。

本发明换热器1的高温侧腔体12应具有比低温侧腔体15更流畅的通道，更低的流体阻力，以降低空压机的负荷，保证电堆具有一定的压力；保证更流畅的通道，更低的流体阻力的方法包括但不限于：换热壁17高温侧使用直流道，换热管式外侧腔体作为高温侧腔体。

本发明换热器1的低温侧腔体15应具有比高温侧腔体12复杂的流道，较高的流体阻力，以提高换热器的换热能力，以增加电堆空气排出口以后的空气路管道阻力，用于保持电堆空气侧压力，降低空气路尾气排放阀3005的调节难度。保证更复杂的通道，较高的流体阻力的方法包括但不限于：换热壁17低温侧使用具备扰流环或扰流丝的波纹管式换热管、换热壁17低温侧采用曲折的狭窄的流道或者破坏气体层流边界层的方法的换热板。

本发明加湿器2的干气体侧腔体25应具有比湿气体侧腔体22更流畅、更大流通截面积的通道，更低的流动阻力，以降低空压机的负荷，保证电堆具有一定的压力；保证更大流通截面积的通道、更低的流体阻力的方法包括但不限于选择微型管式换热器的壳程作为干气体侧腔体。

本发明该加湿器2的湿气体侧腔体22应具有比干气体侧腔体25更小截面积的流道、更高的气体湍动程度、更高的流体阻力，以提高换热器的加湿能力，并增加电堆空气排出口以后的空气路管道阻力，用于保持电堆空气侧压力，降低空气路尾气排放阀3005的调节难度。保证更高的气体湍动程度、更高的流体阻力、更高加湿能力的方法，包括但不限于湿气体侧腔体采用曲折的或者狭窄的或者破坏层流边界层，强化流动的流道、采用折叠的方式以具有更大面积的选择透过性膜；包括但不限于湿气体侧腔体采用曲折的狭窄或者破坏层流流动的的流道、采用折叠的方式以具有更大面积的选择透过性膜。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种燃料电池系统换热加湿装置，其特征在于：包括燃料电池电堆（4001）以及与燃料电池电堆（4001）连接的氢气供应子系统（2001）、热管理子系统（6001）以及电能输出子系统（5001）；还包括由空气过滤器（3001）、空气压缩机（3002）和换热加湿装置组成的空气供应系统；所述的换热加湿装置包括对流入的两股气体进行换热的换热模块和改变两股气体湿度的加湿模块，所述的换热模块包括由换热壁隔绝的高温侧腔体和低温侧腔体，所述的加湿模块包括由选择透过性膜壁隔绝的湿气体侧腔体和干气体侧腔体，高温侧腔体上分别设置有高温气体出入口，低温侧腔体上分别设置有低温气体出入口，湿气体侧腔体上分别设置有湿气体出入口，干气体侧腔体上分别设置有干气体出入口，其中低温气体入口与湿气体侧出口相连接，高温气体出口与干气体侧入口相连接，干气体侧出口和湿气体侧入口分别与燃料电池电堆（4001）的空气入口和空气出口连接，高温气体入口与空气压缩机（3002）连接，空气压缩机（3002）与空气过滤器（3001）连接，低温气体出口连接尾气排放阀（3005）。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统换热加湿装置，其特征在于，所述的换热模块和加湿模块彼此独立且由管道连接。

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统换热加湿装置，其特征在于，所述的换热模块和加湿模块集成安装在壳体内；所述的高温侧腔体和干气体侧腔体相连通，所述的低温侧腔体和湿气体侧腔体相连通。

4.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统换热加湿装置，其特征在于，所述的换热模块和加湿模块设置在壳体内并通过留有通道的隔板（405）隔开；所述的换热壁为列管式换热壁（502），所述的选择透过性膜壁为列管式选择透过性膜壁（602），所述的干气体侧入口、高温侧腔体、干气体侧腔体和干气体侧出口依次连通，所述的湿气体侧入口、湿气体侧腔体、低温侧腔体和湿气体侧出口依次连通。

5.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统换热加湿装置，其特征在于，所述的换热模块和加湿模块集成安装在壳体内；所述的高温侧腔体和干气体侧腔体相连通，所述的低温侧腔体和湿气体侧腔体相连通；所述的低温气体出口还分别设置有：一流量控制模块（130），用于控制燃料电池电堆（4001）内的空气流量和压力；一消音模块（140），用于降低空气供应系统噪音；一温度湿度压力传感器（150），用于监测进入燃料电池电堆（4001）的空气。

6.根据权利要求2或3或4或5所述的一种燃料电池系统换热加湿装置，其特征在于，所述换热壁的高温侧使用直流道，所述换热壁的低温侧使用换热板，或者具备扰流环或扰流丝的波纹管式换热管，或者曲折/狭窄的流道，或者破坏层流边界层。

7.根据权利要求2或3或4或5所述的一种燃料电池系统换热加湿装置，其特征在于，所述的湿气体侧腔体采用曲折/狭窄的结构，或者破坏层流边界层，或者强化流动的流道、或者折叠结构的选择透过膜。

8.一种如权利要求1所述换热加湿装置的空气换热加湿方法，其特征在于，包括如下步骤：

1），燃料电池电堆（4001）工作时，环境中的空气依次经过空气过滤器（3001）和空气压缩机（3002）后通过高温气体入口进入高温侧腔体；

2），高温空气通过高温气体出口流出高温侧腔体，通过干气体侧入口进入干气体侧腔体；

3），干空气通过干气体侧出口流出干气体侧腔体，进入燃料电池电堆（4001）的空气入口；

4），空气流经电堆空气流道，一部分氧气发生电化学反应被消耗，剩余部分空气并携带部分水蒸气形成湿空气，从燃料电池电堆（4001）的空气出口流出，通过湿气体侧入口进入湿气体侧腔体；

5），湿空气通过湿气体侧出口流出湿气体侧腔体，通过低温气体入口进入低温侧腔体；

6），湿空气流经低温侧腔体和高温侧腔体，通过高温气体出口流出高温侧腔体，通过尾气排放阀（3005）排出。

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