CN114744243A - 用于氢燃料电池的氢气循环供应方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于氢燃料电池的氢气循环供应方法，其可充分除去向氢燃料电池的电堆提供的氢气中的液态水，以防止氢气中的液态水影响氢燃料电池电堆的运行和降低氢燃料电池电堆的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种用于氢燃料电池的氢气循环供应方法。进一步地，本发明还涉及一种用于氢燃料电池的氢气循环供应系统。
背景技术
氢燃料电池作为动力系统，具有零排放，长续航，燃料加注时间短，使用寿命长及环境适应性广等优点。近几年，在技术升级及环保压力的双重驱动下，全球氢燃料电池发动机的装机量呈现爆发式增长，日益得到广泛应用和受到重视。
氢燃料电池在将氢(气)的化学能转化为电能过程中，作为燃料的氢气并不能反应完全。氢气在氢燃料电池中与氧化剂(例如，氧气)发生电化学反应后，产生的反应后气体(或阳极反应后气体)自氢燃料电池的氢排气口(或阳极排气口)排出。在循环利用氢气时，氢燃料电池排出的阳极反应后气体被收集和氢容器提供的新的氢气(或新供应氢气)一起被提供给氢燃料电池，以确保氢气供应和氢燃料电池的正常运行。然而，在氢燃料电池将氢气的化学能转化为电能的过程中，氢气与氧气反应，生成水，氢气的部分化学能被燃料电池转化成热。因此，阳极反应后气体(包括含有的未反应氢气)自氢燃料电池中排出时，温度较高，且携带有气态水(或水蒸气)。来自氢容器的新供应氢气自氢容器释放出来时，其所受压力由高变低，温度较低。相应地，来自氢容器的新供应氢气和氢燃料电池排出的阳极反应后气体混合后，氢燃料电池排出的阳极反应后气体中的水蒸气将冷凝和产生液态水。液态水直接进入氢燃料电池后会降低氢燃料电池的工作效率和使用寿命。
现有技术为了解决氢燃料电池排出的阳极反应后气体中的气态水(或水蒸气)与新供应氢气混合产生液态水问题的方法是使用液态水分离器分离液态水：当阳极反应后气体自氢燃料电池排出时，利用液态水分离器分离液态水，然后再在氢燃料电池排出的阳极反应后气体与新供应氢气混合后，再次利用液态水分离器分离液态水。现有技术除去液态水的方法有诸多缺陷：首先，氢燃料电池排出的阳极反应后气体的温度较高，使用液态水分离器首次分离液态水后，与新供应氢气混合，仍能产生大量液态水，往往超过下游液态水分离器的工作负荷。其次，氢燃料电池排出的阳极反应后气体的温度较高，新供应氢气温度较低，两者混合后，产生大量液态水，超过液态水分离器的工作负荷，导致液态水无法在被提供给燃料电池电堆前被完全分离。再次，氢燃料电池排出的阳极反应后气体与新供应氢气的气体混合不充分，导致混合气体在经第二次液态水分离后，仍可能在将要进入氢燃料电池，甚至是进入氢燃料电池后，在微环境产生新的液态水。最后，现有氢燃料电池的液态水分离器体积较小，也可能使混合气体中的液态水无法分离完全。
发明内容
本发明的主要优势在于提供一种用于氢燃料电池的氢气循环供应方法，其中本发明用于氢燃料电池的氢气循环供应方法可充分除去向氢燃料电池的电堆提供的氢气中的液态水，以防止氢气中的液态水影响氢燃料电池电堆的运行和降低氢燃料电池电堆的使用寿命。
本发明的另一优势在于提供一种用于氢燃料电池的氢气循环供应方法，其中本发明用于氢燃料电池的氢气循环供应方法能够在增加第一次液态水分离时的分离效率的同时，降低新供应氢气和阳极反应后气体之间的温差，以尽可能减少新供应氢气和阳极反应后气体相混合后，产生的新的液态水，从而进一步降低第二次液态水分离时，液态水分离器的负荷。此外，新供应氢气和阳极反应后气体之间的温差的降低，也进一步减少新供应氢气和阳极反应后气体混合后进入氢燃料电池前，甚至是进入氢燃料电池后，在微环境产生的新的液态水。
为了实现上述至少一优势或其他优势和目的，本发明提供了一种用于氢燃料电池的氢气循环供应方法，其包括下述步骤：
(S1)使新供应氢气和该氢燃料电池产生的阳极反应后气体分别流经第一热交换装置，从而使该新供应氢气能够通过该第一热交换装置冷却该阳极反应后气体和使该阳极反应后气体能够通过该第一热交换装置加热该新供应氢气；
(S2)除去冷却后的该阳极反应后气体携带的液态水；
(S3)使加热后的该新供应氢气和该氢燃料电池产生的阴极反应后气体分别流经第二热交换装置，从而使该新供应氢气能够通过该第二热交换装置被该阴极反应后气体再次加热；
(S4)混合冷却和除水后的该阳极反应后气体和加热后的该新供应氢气，以得到混合气体；和
(S5)将该混合气体提供给该氢燃料电池的燃料电池电堆
依本发明的另一方面，本发明进一步提供一种用于氢燃料电池的氢气循环供应方法，其包括下述步骤：
(S1)使新供应氢气和该氢燃料电池产生的阳极反应后气体分别流经第一热交换装置，从而使该新供应氢气能够通过该第一热交换装置冷却该阳极反应后气体和使该阳极反应后气体能够通过该第一热交换装置加热该新供应氢气；
(S2)除去冷却后的该阳极反应后气体携带的液态水；
(S3)混合冷却和除水后的该阳极反应后气体和加热后的该新供应氢气，以得到混合气体；(S4)除去该混合气体生成的液态水；和
(S5)将该混合气体提供给该氢燃料电池的燃料电池电堆。
依本发明的另一方面，本发明进一步提供一种用于氢燃料电池的氢气循环供应系统，其包括：
氢容器，用于供应氢气；
第一热交换装置；
第一液态水分离器；和
气体混合室，其中该氢容器和该第一热交换装置的第一流体进口相连通，该氢燃料电池的阳极排气口和该第一热交换装置的第二流体进口相连通，该气体混合室和该第一热交换装置的第一流体出口相连通，该气体混合室和该第一液态水分离器的出气口相连通，该第一液态水分离器的进气口分别与该第一液态水分离器的出气口和该第一热交换装置的第二流体出口相连通，该气体混合室分别与该第一热交换装置的第一流体出口、该第一液态水分离器的出气口和该氢燃料电池的氢气进口相连通，且该第一热交换装置的第一流体进口与该第一热交换装置的第一流体出口相连通，该第一热交换装置的第二流体进口和该第一热交换装置的第二流体出口相连通。
通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。
本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。
附图说明
图1是根据本发明实施例的用于氢燃料电池的氢气循环供应系统的结构示意图。
图2是根据本发明实施例的用于氢燃料电池的氢气循环供应系统的一种可选实施的结构示意图。
图3是根据本发明实施例的用于氢燃料电池的氢气循环供应系统的另一种可选实施的结构示意图。
图4是根据本发明实施例的一种用于氢燃料电池的氢气循环供应方法的流程图。
图5是根据本发明实施例的另一种用于氢燃料电池的氢气循环供应方法的流程图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
参考说明书附图之图1和图2，依本发明实施例的用于氢燃料电池的氢气循环供应系统被阐明，其包括至少一个氢容器10，一个第一热交换装置30、一个第一液态水分离器41和一个气体混合室50，其中该氢容器10被设置向该氢燃料电池的燃料电池电堆60供应氢气(或新供应氢气)，该氢容器10与该第一热交换装置30的第一流体进口301相连通，该燃料电池电堆60的阳极排气口602与该第一热交换装置30的第二流体进口302相连通，该气体混合室50与该第一热交换装置30的第一流体出口303相连通，该气体混合室50与该第一液态水分离器41的出气口相连通，该第一液态水分离器41的进气口分别与该第一液态水分离器41的出气口和该第一热交换装置30的第二流体出口304相连通，该气体混合室50分别与该第一热交换装置30的第一流体出口303、该第一液态水分离器41的出气口和该氢燃料电池的该燃料电池电堆60的氢气进口601相连通，且该第一热交换装置30的第一流体进口301与该第一热交换装置30的第一流体出口303相连通，该第一热交换装置30的第二流体进口302和该第一热交换装置30的第二流体出口304相连通。如附图之图1和图2所示，该第一液态水分离器41被设置允许冷却后的阳极反应后气体自该第一液态水分离器41的该进气口流向第一液态水分离器41的该出气口，并在自该第一液态水分离器41的该进气口流向第一液态水分离器41的该出气口的过程中，分离除去冷却后的阳极反应后气体携带的液态水。可以理解，该氢容器10提供的高压氢气被释放后，可自该氢容器10流向该第一热交换装置30，并在自该第一热交换装置30的该第一流体进口301流向该第一流体出口303时，与同时流经该第一热交换装置30的该阳极反应后气体发生热交换和冷却该阳极反应后气体。因此，该阳极反应后气体携带的液态水可能是自该燃料电池电堆60的阳极排气口602排出时携带的，也可能是该阳极反应后气体中的气态水或水蒸气在被冷却过程中新生成的。可以理解，该第一热交换装置30的第一流体进口301与该第一热交换装置30的第一流体出口303之间的连通和该第一热交换装置30的第二流体进口302和该第一热交换装置30的第二流体出口304之间的连通均通过相应的流体通道相连通，以使该新供应氢气和该阳极反应后气体能够通过该第一热交换装置30实现热交换。可以理解，该新供应氢气和该阳极反应后气体相隔开地流经该第一热交换装置30，在本次热交换过程中，该新供应氢气与该阳极反应后气体之间仅进行热量上的交换，不进行物质上的混合和交换。该新供应氢气和该阳极反应后气体在流经该第一热交换装置30时，被该第一热交换装置30气密封地相隔开，以避免该新供应氢气和该阳极反应后气体提前混合。如附图之图1所示，可选地，该第一液态水分离器41和该第一热交换装置30相集成在一起。如附图之图2所示，可选地，该第一液态水分离器41被设置在该第一热交换装置30的下游。更优选地，该第一热交换装置30为板式热交换装置或盘管式热交换装置等。可以理解，该新供应氢气和该阳极反应后气体在被提供给该氢燃料电池的燃料电池电堆60之前混合有利于确保循环氢气的压力稳定。
值得注意的是，本发明用于氢燃料电池的氢气循环供应系统所要解决的主要问题是阳极反应后气体中的氢气被重新利用时，其所携带的液态水会影响燃料电池电堆60的工作性能问题。氢气自氢容器10流出和自该氢燃料电池的燃料电池电堆60的氢气进口601进入，并在该燃料电池电堆60内与氧气发生电化学反应，该氢燃料电池产生的阳极反应后气体除了含有未反应的氢气外，还含有气态水(或水蒸气)，甚至还含有液态水。为了防止阳极反应后气体本身携带的液态水和阳极反应后气体直接与来自于氢容器10的新供应氢气混合后产生的液态水影响该燃料电池电堆60的正常运行，应当尽可能去除阳极反应后气体和新供应氢气混合后的混合气体携带的液态水，本发明用于氢燃料电池的氢气循环供应系统首先将自该氢燃料电池的燃料电池电堆60的阳极排气口602排出的阳极反应后气体传输至该第一热交换装置30，以与来自氢容器10的新供应氢气进行热交换，从而使该阳极反应后气体被冷却的同时，对来自氢容器10的新供应氢气进行加热。相应地，由于阳极反应后气体被冷却，可使阳极反应后气体携带的至少部分水蒸气能够冷凝成液态水，以便于被该第一液态水分离器41除去。这样，就避免了阳极反应后气体温度过高，直接对阳极反应后气体除水，效果不理想的问题。同时，也使自该氢容器10流出的新供应氢气被加热。随后，经加热的新供应氢气和被冷却的阳极反应后气体流向该气体混合室50，并在该气体混合室50中混合在一起。此时，由于新供应氢气被加热，阳极反应后气体被冷却，两者温差变小，从而减少混合气体生成的液态水的量。此时，液态水的量的减少，也进一步防止出现液态水过多，超过该第二液态水分离器42的工作负荷，导致该第二液态水分离器42的液态水分离不彻底的问题。此外，新供应氢气和阳极反应后气体之间的温差降低，进一步降低了新供应氢气和阳极反应后气体混合后、进入燃料电池电堆60前，甚至是进入燃料电池电堆60后，在微环境产生新的液态水的可能性，确保燃料电池电堆60的正常运行。最后，为了尽可能回收该燃料电池电堆60产生的热量和提高加热的新供应氢气和被冷却的阳极反应后气体混合后产生的混合气体的温度，该燃料电池电堆60的该阳极排气口602排出的阳极反应后气体不再需要散热处理。
如附图之图1和图2所示，依本发明实施例的用于氢燃料电池的氢气循环供应系统进一步包括一个第二液态水分离器42，其中该第二液态水分离器42的进气口与该气体混合室50相连通，该第二液态水分离器42的出气口分别与该第二液态水分离器的进气口和该氢燃料电池的氢气进口601相连通。可以理解，该第二液态水分离器42被设置以进一步除去阳极反应后气体和新供应氢气混合后可能产生的液态水。
如附图之图3所示，依本发明实施例的用于氢燃料电池的氢气循环供应系统进一步包括一个第二热交换装置80，该第二热交换装置80形成一个第一开口801、一个第二开口802、一个第三开口803和第一个第四开口804，其中该第二热交换装置80的第一开口801与该第一热交换装置30的第一流体出口303相连通，该第二热交换装置80的第二开口802与该气体混合室50相连通，该第二热交换装置80的第三开口803与该氢燃料电池的该燃料电池电堆60的阴极排气口603相连通，其中该第二热交换装置80的第一开口801和第二开口802相连通，该第三开口803与该第四开口804相连通，从而使自该第二热交换装置80的第一开口801流向该第二开口802的被加热后的新供应氢气能够与自该第二热交换装置80的该第三开口803流向该第二热交换装置80的该第四开口804的阴极反应后气体进行热交换。可以理解，该第二热交换装置80的第一开口801和第二开口802之间的连通，该第三开口803与该第四开口804之间的连通均通过相应的流体通道相连通，以使该被加热后的新供应氢气和该阴极反应后气体能够通过该第二热交换装置30实现热交换，在本次热交换过程中，该被加热后的新供应氢气与该阴极反应后气体之间仅进行热量上的交换，不进行物质上的混合和交换。可以理解，该被加热后的新供应氢气和该阴极反应后气体相隔开地流经该第二热交换装置80。该被加热后的新供应氢气和该阴极反应后气体在流经该第二热交换装置80时，被该第二热交换装置80气密封地相隔开，以避免该被加热后的新供应氢气和该阴极反应后气体发生混合。优选地，该第二热交换装置80为板式热交换装置或盘管式热交换装置等。
值得注意的是，依本发明实施例，该新供应氢气分别经过该阳极反应后气体和该阴极反应后气体的两次加热后，温度可能升高至与被冷却后的该阳极反应后气体的温度基本相同，甚至高于被冷却后的该阳极反应后气体的温度，当被加热后的该新供应氢气和被冷却后的该阳极反应后气体混合后，可能不会有液态水生成。因此，该混合室50可以是独立设置的腔室，也可以是与该第二液态水分离器42集成在一起的腔室。该混合室50也可以视为向该燃料电池电堆60的氢气进口601供应加热后的该新供应氢气和冷却后的该阳极反应后气体的三通管路形成的气体供应通道。换句话说，依本发明实施例，被加热后的该新供应氢气和被冷却后的该阳极反应后气体在通入该燃料电池电堆60之前，并不一定需要完成充分混合—尤其是，当该新供应氢气经该阳极反应后气体和该阴极反应后气体的两次加热，其温度可能升高至不低于被冷却后的该阳极反应后气体的温度时。
如附图之图1和图2所示，依本发明实施例的用于氢燃料电池的氢气循环供应系统进一步包括一个第一管路21，一个第二管路22、一个第三管路23、一个第四管路24，其中该第一管路21分别与该氢容器10和该第一热交换装置30的第一流体进口301相连通，以使新供应氢气可通过该第一管路21自该氢容器10流向该第一热交换装置30；该第二管路22分别与该氢燃料电池的燃料电池电堆60的阳极排气口602和该第一热交换装置30的第二流体进口302相连通，以使该阳极反应后气体可通过该第二管路22自该氢燃料电池的燃料电池电堆60的阳极排气口602流向该第一热交换装置30，该第三管路23分别与该气体混合室50和该第一热交换装置30的第一流体出口303相连通，以使新供应氢气经过热交换后，可通过该第三管路23自该第一热交换装置30流向该气体混合室50(或该二热交换装置80)；该第四管路24分别与该气体混合室50和该第一液态水分离器41的出气口相连通，以使该阳极反应后气体经过热交换和液态水分离后，可通过该第四管路24自该第一液态水分离器41流向该气体混合室50。
如附图之图3所示，依本发明实施例的用于氢燃料电池的氢气循环供应系统进一步包括一个第五管路25，其中该第五管路25分别与该氢燃料电池的该燃料电池电堆60的阴极排气口603和该第二热交换装置80的该第三开口803相连通，以使该燃料电池电堆60产生的阴极反应后气体可通过该第五管路25流向该第二热交换装置80。
如附图之图1至图3所示，依本发明实施例的用于氢燃料电池的氢气循环供应系统进一步包括一个循环装置70，其中该循环装置70被设置在该第四管路24，以使该阳极反应后气体进行循环和确保该阳极反应后气体自该氢燃料电池的燃料电池电堆60的阳极排气口602排出后，经该第一热交换装置30和该第一液态水分离器41流向该气体混合室50，并进一步与该新供应氢气混合后，被提供给该氢燃料电池的燃料电池电堆60。
如附图之图4所示，依本发明实施例，本发明进一步提供一种用于氢燃料电池的氢气循环供应方法，其包括下述步骤：
(S1)使新供应氢气和该氢燃料电池产生的阳极反应后气体分别流经第一热交换装置，从而使该新供应氢气能够通过该第一热交换装置冷却该阳极反应后气体和使该阳极反应后气体能够通过该第一热交换装置加热该新供应氢气；
(S2)除去冷却后的该阳极反应后气体携带的液态水；
(S3)混合冷却和除水后的该阳极反应后气体和加热后的该新供应氢气，以得到混合气体；(S4)除去该混合气体生成的液态水；和
(S5)将该混合气体提供给该氢燃料电池的燃料电池电堆。
优选地，该新供应氢气和该阳极反应后气体通过该第一热交换装置发生热交换后，加热后的该新供应氢气和冷却后的该阳极反应后气体的温差不大于15度。更优选地，该新供应氢气和该阳极反应后气体通过该第一热交换装置发生热交换后，加热后的该新供应氢气和冷却后的该阳极反应后气体的温差不大于10度。在混合前，加热后的该新供应氢气和冷却后的该阳极反应后气体的温差不应过大。温差过大，更容易产生液态水，尤其是在混合气体经第二次液态水分离后，产生液态水或者液态水分离不充分。经过研究发现，当加热后的该新供应氢气和冷却后的该阳极反应后气体的温差不大于15度时，可显著减少新供应氢气和阳极反应后气体相混合后，产生的新的液态水和减少新供应氢气和阳极反应后气体的混合气体，进入氢燃料电池后，在微环境产生的新的液态水。尤其是，当加热后的该新供应氢气和冷却后的该阳极反应后气体的温差不大于10度时，新供应氢气和阳极反应后气体相混合后，产生的新的液态水和新供应氢气和阳极反应后气体的混合气体，进入氢燃料电池后，在微环境产生的新的液态水的减少更为显著。
优选地，该新供应氢气和该阳极反应后气体流经该第一热交换装置时，该新供应氢气和该阳极反应后气体的流动方向不同。该新供应氢气和该阳极反应后气体的流动方向不同，可加快该新供应氢气和该阳极反应后气体之间的热交换。
可以理解，该新供应氢气和该阳极反应后气体相隔开地流经该第一热交换装置。该新供应氢气和该阳极反应后气体在流经该第一热交换装置时，被该第一热交换装置气密封地相隔开，以避免该新供应氢气和该阳极反应后气体在热交换时提前发生混合。
如附图之图5所示，依本发明实施例，本发明进一步提供另一种用于氢燃料电池的氢气循环供应方法，其包括下述步骤：
(S1)使新供应氢气和该氢燃料电池产生的阳极反应后气体分别流经第一热交换装置，从而使该新供应氢气能够通过该第一热交换装置冷却该阳极反应后气体和使该阳极反应后气体能够通过该第一热交换装置加热该新供应氢气；
(S2)除去冷却后的该阳极反应后气体携带的液态水；
(S3)使加热后的该新供应氢气和该氢燃料电池产生的阴极反应后气体分别流经第二热交换装置，从而使该新供应氢气能够通过该第二热交换装置被该阴极反应后气体再次加热；
(S4)混合冷却和除水后的该阳极反应后气体和加热后的该新供应氢气，以得到混合气体；和
(S5)将该混合气体提供给该氢燃料电池的燃料电池电堆。
进一步地，本发明用于氢燃料电池的氢气循环供应方法，其还包括下述步骤：
(Y)除去该混合气体生成的液态水，其中该步骤(Y)位于该步骤(S4)之后，该步骤(S5)之前。
可以理解，被阳极反应后气体加热后的新供应氢气被阴极反应后气体再次加热，可进一步降低该新供应氢气与该阳极反应气体之间的温差，甚至使该新供应氢气的温度高于该阳极反应气体的温度。此时，新供应氢气和冷却后的阳极反应后气体相混合后，产生的新的液态水会更少，甚至完全不产生液态水。优选地，该新供应氢气和该阳极反应后气体流经该第一热交换装置时，该新供应氢气和该阳极反应后气体的流动方向不同。该新供应氢气和该阳极反应后气体的流动方向不同，可加快该新供应氢气和该阳极反应后气体之间的热交换。更优选地，该新供应氢气和该阴极反应后气体流经该第二热交换装置时，该新供应氢气和该阴极反应后气体的流动方向不同。优选地，该新供应氢气和该阴极反应后气体相隔开地流经该第二热交换装置。该新供应氢气和该阴极反应后气体在流经该第二热交换装置时，被该第二热交换装置气密封地相隔开，以避免该新供应氢气和该阴极反应后气体发生混合。更优选地，该新供应氢气和该阳极反应后气体相隔开地流经该第一热交换装置。该新供应氢气和该阳极反应后气体在流经该第一热交换装置时，被该第一热交换装置气密封地相隔开，以避免该新供应氢气和该阳极反应后气体在热交换时提前发生混合。
值得注意的是，除非特别指出，本文中的新供应氢气指的是该氢容器10提供的尚未在该氢燃料电池的燃料电池电堆60中参与电化学反应的氢气。除非特别指出，本文中的阳极反应后气体指的是新供应氢气或新供应氢气与阳极反应后气体混合后产生的混合气体，被提供给该氢燃料电池的燃料电池电堆60并参与电化学反应后，该氢燃料电池的燃料电池电堆60的阳极侧产生的气体，其至少包括未反应氢气和可能的气态水(甚至是液态水)。除非特别指出，本文中的阴极反应后气体指的是氧气或空气被提供给该氢燃料电池的燃料电池电堆60并参与电化学反应后，该氢燃料电池的燃料电池电堆60的阴极侧产生的气体。
值得注意的是，本文中第一、第二、第三、第四和/或第五仅用于对本发明不同部件(或元件)的命名和使本发明的不同部件、元件和结构之间产生区分，其本身不具有次序或数目多少的含义。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。
本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。
Claims (12)
1.一种用于氢燃料电池的氢气循环供应方法，其特征在于，包括下述步骤：
(S1)使新供应氢气和该氢燃料电池产生的阳极反应后气体分别流经第一热交换装置，从而使该新供应氢气能够通过该第一热交换装置冷却该阳极反应后气体和使该阳极反应后气体能够通过该第一热交换装置加热该新供应氢气；
(S2)除去冷却后的该阳极反应后气体携带的液态水；
(S3)混合冷却和除水后的该阳极反应后气体和加热后的该新供应氢气，以得到混合气体；
(S4)除去该混合气体生成的液态水；和
(S5)将该混合气体提供给该氢燃料电池的燃料电池电堆。
2.根据权利要求1所述的用于氢燃料电池的氢气循环供应方法，其特征在于，该新供应氢气和该阳极反应后气体流经该第一热交换装置时，该新供应氢气和该阳极反应后气体的流动方向不同。
3.根据权利要求1或2所述的用于氢燃料电池的氢气循环供应方法，其特征在于，该新供应氢气和该阴极反应后气体流经该第二热交换装置时，该新供应氢气和该阴极反应后气体的流动方向不同。
4.根据权利要求1或2所述的用于氢燃料电池的氢气循环供应方法，其特征在于，该新供应氢气和该阳极反应后气体相隔开地流经该第一热交换装置。
5.根据权利要求1或2所述的用于氢燃料电池的氢气循环供应方法，其特征在于，该新供应氢气和该阴极反应后气体相隔开地流经该第二热交换装置。
6.根据权利要求1或2所述的用于氢燃料电池的氢气循环供应方法，其特征在于，该新供应氢气通过该第二热交换装置被该阴极反应后气体再次加热后，该新供应氢气的温度不低于冷却后的该阳极反应后气体的温度。
7.一种用于氢燃料电池的氢气循环供应系统，其特征在于，包括：
氢容器，用于供应氢气；
第一热交换装置；
第一液态水分离器；和
气体混合室，其中该氢容器和该第一热交换装置的第一流体进口相连通，该氢燃料电池的阳极排气口和该第一热交换装置的第二流体进口相连通，该气体混合室和该第一热交换装置的第一流体出口相连通，该气体混合室和该第一液态水分离器的出气口相连通，该第一液态水分离器的进气口分别与该第一液态水分离器的出气口和该第一热交换装置的第二流体出口相连通，该气体混合室分别与该第一热交换装置的第一流体出口、该第一液态水分离器的出气口和该氢燃料电池的氢气进口相连通，且该第一热交换装置的第一流体进口与该第一热交换装置的第一流体出口相连通，该第一热交换装置的第二流体进口和该第一热交换装置的第二流体出口相连通。
8.根据权利要求7所述的用于氢燃料电池的氢气循环供应系统，其特征在于，进一步包括一个第二液态水分离器，其中该第二液态水分离器的进气口与该气体混合室相连通，该第二液态水分离器的出气口分别与该第二液态水分离器的进气口和该氢燃料电池的氢气进口相连通。
9.根据权利要求7所述的用于氢燃料电池的氢气循环供应系统，其特征在于，进一步包括一个第二热交换装置，该第二热交换装置形成一个第一开口、一个第二开口、一个第三开口和一个第四开口，其中该第二热交换装置的第一开口与该第一热交换装置的第一流体出口相连通，该第二热交换装置的第二开口与该气体混合室相连通，该第二热交换装置的第三开口与该氢燃料电池的阴极排气口相连通，其中该第二热交换装置的第一开口和第二开口相连通，该第三开口与该第四开口相连通，从而使自该第二热交换装置的第一开口流向该第二开口的新供应氢气能够与自该第二热交换装置的该第三开口流向该第二热交换装置的该第四开口的阴极反应后气体进行热交换。
10.根据权利要求7所述的用于氢燃料电池的氢气循环供应系统，其特征在于，该第一液态水分离器和该第一热交换装置相集成在一起。
11.根据权利要求7所述的用于氢燃料电池的氢气循环供应系统，其特征在于，该第一液态水分离器被设置在该第一热交换装置的下游。
12.根据权利要求9所述的用于氢燃料电池的氢气循环供应系统，其特征在于，该第一热交换装置和/或该第二热交换装置为板式热交换装置。
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