CN210467990U - 一种燃料电池的空气降温增湿设备及应用的燃料电池 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种燃料电池的空气降温增湿设备及应用的燃料电池，包括增湿模块和中冷模块，中冷模块和增湿模块通过紧固件对接连接在一起，中冷模块上设有高温干燥空气入口、低温干燥空气出口、冷却液入口和冷却液出口，增湿模块上设有低温干燥空气流入口和低温湿空气流出口，低温干燥空气出口与低温干燥空气流入口对接，高温干燥空气从高温干燥空气入口进入经过中冷模块的降温后变成低温干燥空气进入增湿模块处理，再变成低温加湿空气从低温湿空气流出口流出；冷却液从冷却液入口进入中冷模块内部进行热量交换后从冷却液出口流出，该结构将冷器与增湿器的功能合为一体，结构简单、紧奏，占用燃料电池系统整体布局空间少，安装方便。

Description

一种燃料电池的空气降温增湿设备及应用的燃料电池
技术领域：
本实用新型涉及一种燃料电池的空气降温增湿设备及应用的燃料电池。
背景技术：
现有的燃料电池为保证燃料电池的正常运行，充足的氢气、空气供应与合适的运行温度控制必不可少，同时气体的增湿也是燃料电池正常运行的必要条件。车用燃料电池功率较大，对功率体积比要求较高，大多数采用的为高压燃料电池(其中高压是指气体的高压)。高压燃料电池的空气供应需要气体压缩机提供空气以达到相应功率下的空气压力和供给量。经过气体压缩机出来的空气温度较高，如果直接进入燃料电池会造成燃料电池损坏，需要降温。刚进入燃料电池的空气是比较干燥的气体需要增湿。为解决空气的降温与增湿问题，目前比较主流的做法是在气体压缩机与燃料电池进气口之间增加一个中冷器，用来降低气体温度至电堆最佳工作温度范围；一个增湿器来给燃料电池进气端的空气增湿。本发明方案为一种设备同时具有中冷器与增湿器的功能，减少燃料电池系统中动力平衡装置(BOP)的种类，提高燃料电池系统(BOP)布局的空间利用率，优化空气管路的布置。
目前车用大功率水冷型燃料电池系统的空气降温与空气增湿是两个单独分开的器件。在进行燃料电池系统整体布局的时候占用空间较大，管路布局复杂， BOP种类繁复，连接点多，继而也会造成后期整车布局空间利用率低、气阻过大、泄漏点增多等问题。。
发明内容：
本实用新型的目的是提供一种燃料电池的空气降温增湿设备及应用的燃料电池，该结构将冷器与增湿器的功能合为一体，结构简单、紧奏，占用燃料电池系统整体布局空间少，安装方便。
本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的：
一种燃料电池的空气降温增湿设备，包括增湿模块和中冷模块，其特征在于：所述中冷模块和增湿模块通过紧固件对接连接在一起，所述中冷模块上设有高温干燥空气入口、低温干燥空气出口、冷却液入口和冷却液出口，所述增湿模块上设有低温干燥空气流入口和低温湿空气流出口，低温干燥空气出口与低温干燥空气流入口对接，高温干燥空气从高温干燥空气入口进入经过中冷模块的降温后变成低温干燥空气进入增湿模块处理，再变成低温加湿空气从低温湿空气流出口流出；冷却液从冷却液入口进入中冷模块内部进行热量交换后从冷却液出口流出。
上述所述的中冷模块内部设有冷却液进液腔室和冷却液出液腔室，所述冷却液进液腔室与冷却液入口连通，所述冷却液出液腔室与冷却液出口连通，冷却液进液腔室和冷却液出液腔室之间设有若干扁管连通。
上述所述的若干扁管中相邻的两个扁管之间安装有波纹散热板，高温干燥空气通过波纹散热板、两个扁管的接触热传递到冷却液带走。
上述所述的紧固件是螺钉，所述中冷模块上设有若干第一安装凸耳，所述增湿模块上设有与第一安装凸耳对应的第二安装凸耳，第一安装凸耳和第二安装凸耳上分别设有第一螺钉孔和第二螺钉孔，通过螺钉穿过第一螺钉孔和第二螺钉孔将中冷模块和增湿模块锁紧连接在一起。
上述所述的冷却液入口和冷却液出口设置在中冷模块的对称面相对的两个侧面或者同一侧面上。
上述所述的波纹散热板与扁管之间形成积液室，中冷模块的底部设有排水口，通过排水口将积液室里的积水排出。
上述所述的中冷模块内设有导流腔。
上述所述的增湿模块上还设有尾排湿气入口和尾排湿气出口，所述增湿模块内部设有湿气流道层将尾排湿气入口和尾排湿气出口连通。
一种燃料电池，包括燃料电池组件、空压机组件和空气降温增湿设备，其特征在于：所述空气降温增湿设备为上述所述的空气降温增湿设备，通过空压机组件输出高温干燥空气进入中冷模块上的高温干燥空气入口经过中冷模块的降温后变成低温干燥空气进入增湿模块处理，再变成低温加湿空气从低温湿空气流出口通过管道流出与燃料电池组件连通。
本实用新型与现有技术相比，具有如下效果：
1)本实用新型包括增湿模块和中冷模块，其特征在于：所述中冷模块和增湿模块通过紧固件对接连接在一起，所述中冷模块上设有高温干燥空气入口、低温干燥空气出口、冷却液入口和冷却液出口，所述增湿模块上设有低温干燥空气流入口和低温湿空气流出口，低温干燥空气出口与低温干燥空气流入口对接，高温干燥空气从高温干燥空气入口进入经过中冷模块的降温后变成低温干燥空气进入增湿模块处理，再变成低温加湿空气从低温湿空气流出口流出；冷却液从冷却液入口进入中冷模块内部进行热量交换后从冷却液出口流出，该结构将冷器与增湿器的功能合为一体，结构简单、紧奏，占用燃料电池系统整体布局空间少，安装方便。
2)本实用新型的其它优点在实施例部分展开详细描述。
附图说明：
图1是本实用新型实施例一的立体图；
图2是本实用新型实施例一的分解图；
图3是本实用新型实施例一中的中冷模块的立体图；
图4是本实用新型实施例一中的中冷模块的主视图；
图5是图4中A－A的剖视图；
图6是本实用新型实施例一中的中冷模块的左视图；
图7是本实用新型实施例二的一个角度的立体图；
图8是本实用新型实施例二的另一角度立体图；
图9是本实用新型实施例二的分解图；
图10是本实用新型实施例三的示意图。
具体实施方式：
下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。
实施例一：
如图1至图6所示，本实施例提供的是一种燃料电池的空气降温增湿设备，包括增湿模块1和中冷模块2，其特征在于：所述中冷模块2和增湿模块1通过紧固件对接连接在一起，所述中冷模块2上设有高温干燥空气入口21、低温干燥空气出口22、冷却液入口23和冷却液出口24，所述增湿模块1上设有低温干燥空气流入口和低温湿空气流出口12，低温干燥空气出口22与低温干燥空气流入口对接，高温干燥空气从高温干燥空气入口21进入经过中冷模块2的降温后变成低温干燥空气进入增湿模块1处理，再变成低温加湿空气从低温湿空气流出口12流出；冷却液从冷却液入口23进入中冷模块2内部进行热量交换后从冷却液出口24流出，该结构将冷器与增湿器的功能合为一体，结构简单、紧奏，占用燃料电池系统整体布局空间少，安装方便。
所述中冷模块2内部设有冷却液进液腔室25和冷却液出液腔室26，所述冷却液进液腔室25与冷却液入口23连通，所述冷却液出液腔室26与冷却液出口 24连通，冷却液进液腔室25和冷却液出液腔室26之间设有若干扁管27连通，通过冷却液进液腔室25和冷却液出液腔室26有效的使高温干燥空气进行降温。
所述的若干扁管27中相邻的两个扁管27之间安装有波纹散热板28，高温干燥空气通过波纹散热板28、两个扁管27的接触热传递到冷却液带走，有效提高降温效果。
所述紧固件是螺钉，所述中冷模块2上设有若干第一安装凸耳29，所述增湿模块1上设有与第一安装凸耳29对应的第二安装凸耳13，第一安装凸耳29 和第二安装凸耳13上分别设有第一螺钉孔291和第二螺钉孔131，通过螺钉穿过第一螺钉孔291和第二螺钉孔131将中冷模块2和增湿模块1锁紧连接在一起，安装连接结构简单，安装牢固。
所述冷却液入口23和冷却液出口24设置在中冷模块2的对称面相对的两个侧面或者同一侧面上。
所述波纹散热板28与扁管27之间形成积液室20，中冷模块2的底部设有排水口200，通过排水口200将积液室20里的积水排出，通过排水孔有效防止冷热交换产生的冷凝水堆积在中冷模块内。
所述中冷模块2内设有导流腔，高温干燥空气进入高温干燥空气入口21后通过导流腔由窄变宽的往。
所述增湿模块1上还设有尾排湿气入口14和尾排湿气出口15，所述增湿模块1内部设有湿气流道层将尾排湿气入口14和尾排湿气出口15连通，增加管路接口提高了接口的灵活变换性。
本实用新型能降低人工安装成本；减少燃料电池系统BOP种类与数量，简化系统物料，便于管理；整合多项功能于一体，提高燃料电池系统集成的空间利用率；降低燃料电池系统与之相关的管路布局的复杂性；减少后期保养维护的成本。
实施例二：
如图7至图9所示，本实施例是实施例一的基础进一步改进，所述高温干燥空气入口21均可采用可拆装管接头结构，可根据需要调整各自的位置及出口方向。可拆卸式的模块更加利于零部件的互换性；增加管路接口的灵活变换性。
实施例三：
如图10所示，一种燃料电池，包括燃料电池组件、空压机组件和空气降温增湿设备，其特征在于：所述空气降温增湿设备为实施例一或者实施例二的空气降温增湿设备，通过空压机组件输出高温干燥空气进入中冷模块上的高温干燥空气入口经过中冷模块2的降温后变成低温干燥空气进入增湿模块1处理，再变成低温加湿空气从低温湿空气流出口12通过管道流出与燃料电池组件连通，通过泵体从冷却液箱体中输出冷却液进入冷却液入口从中冷模块中再从冷却液出口返还进冷却液箱体内。
以上实施例为本实用新型的较佳实施方式，但本实用新型的实施方式不限于此，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种燃料电池的空气降温增湿设备，包括增湿模块(1)和中冷模块(2)，其特征在于：所述中冷模块(2)和增湿模块(1)通过紧固件对接连接在一起，所述中冷模块(2)上设有高温干燥空气入口(21)、低温干燥空气出口(22)、冷却液入口(23)和冷却液出口(24)，所述增湿模块(1)上设有低温干燥空气流入口和低温湿空气流出口(12)，低温干燥空气出口(22)与低温干燥空气流入口对接，高温干燥空气从高温干燥空气入口(21)进入经过中冷模块(2)的降温后变成低温干燥空气进入增湿模块(1)处理，再变成低温加湿空气从低温湿空气流出口(12)流出；冷却液从冷却液入口(23)进入中冷模块(2)内部进行热量交换后从冷却液出口(24)流出。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池的空气降温增湿设备，其特征在于：所述中冷模块(2)内部设有冷却液进液腔室(25)和冷却液出液腔室(26)，所述冷却液进液腔室(25)与冷却液入口(23)连通，所述冷却液出液腔室(26)与冷却液出口(24)连通，冷却液进液腔室(25)和冷却液出液腔室(26)之间设有若干扁管(27)连通。
3.根据权利要求2所述的一种燃料电池的空气降温增湿设备，其特征在于：所述的若干扁管(27)中相邻的两个扁管(27)之间安装有波纹散热板(28)，高温干燥空气通过波纹散热板(28)、两个扁管(27)的接触热传递到冷却液带走。
4.根据权利要求3所述的一种燃料电池的空气降温增湿设备，其特征在于：所述紧固件是螺钉，所述中冷模块(2)上设有若干第一安装凸耳(29)，所述增湿模块(1)上设有与第一安装凸耳(29)对应的第二安装凸耳(13)，第一安装凸耳(29)和第二安装凸耳(13)上分别设有第一螺钉孔(291)和第二螺钉孔(131)，通过螺钉穿过第一螺钉孔(291)和第二螺钉孔(131)将中冷模块(2)和增湿模块(1)锁紧连接在一起。
5.根据权利要求4所述的一种燃料电池的空气降温增湿设备，其特征在于：所述冷却液入口(23)和冷却液出口(24)设置在中冷模块(2)的对称面相对的两个侧面或者同一侧面上。
6.根据权利要求5所述的一种燃料电池的空气降温增湿设备，其特征在于：所述波纹散热板(28)与扁管(27)之间形成积液室(20)，中冷模块(2)的底部设有排水口(200)，通过排水口(200)将积液室(20)里的积水排出。
7.根据权利要求6所述的一种燃料电池的空气降温增湿设备，其特征在于：所述中冷模块(2)内设有导流腔。
8.根据权利要求6所述的一种燃料电池的空气降温增湿设备，其特征在于：所述增湿模块(1)上还设有尾排湿气入口(14)和尾排湿气出口(15)，所述增湿模块(1)内部设有湿气流道层将尾排湿气入口(14)和尾排湿气出口(15)连通。
9.一种燃料电池，包括燃料电池组件、空压机组件和空气降温增湿设备，其特征在于：所述空气降温增湿设备为权利要求1至8中任意一项所述的空气降温增湿设备，通过空压机组件输出高温干燥空气进入中冷模块上的高温干燥空气入口经过中冷模块(2)的降温后变成低温干燥空气进入增湿模块(1)处理，再变成低温加湿空气从低温湿空气流出口(12)通过管道流出与燃料电池组件连通。
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