CN212303724U - 一种燃料电池与增湿器集成的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种燃料电池与增湿器集成的系统，涉及燃料电池技术领域，包括燃料电池和增湿器，燃料电池侧面设有增湿器，燃料电池与增湿器之间设有集成突起装置，且集成突起装置内部与燃料电池和增湿器分别贯通，集成突起装置外侧表面设有密封圈，增湿器底部固定设有连接管路，连接管路底端设有空压机，增湿器远离燃料电池的侧面设有节气门，节气门通过连接管路与增湿器固定连接，采用燃料电池盒增湿器之间通过集成突起装置连接，避免传统的燃料电池与增湿器之间管路连接造成的燃料电池自重过大使使用效率降低的问题，通过集成突起装置，使燃料电池反应堆的湿润空气进入增湿器内，提高反应堆排出气体的利用率，节约电池系统成本。

Description

一种燃料电池与增湿器集成的系统

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体为一种燃料电池与增湿器集成的系统。

背景技术

据电解质的不同，目前常用的燃料电池有：聚合物电解质膜燃料电池、磷酸盐燃料电池、碱性燃料电池、固体氧化物燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池，其中质子交换膜燃料电池(Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC) 是聚合物电解质膜燃料电池中的一种，因其能量密度高、启动速度快、工作寿命长等优点，很适合应用于运输工具，因此目前大多数汽车公司开发的燃料电池也都着重于质子交换膜燃料电池，目前,在质子交换膜燃料电池运行过程中需要有水分子存在,如果燃料电池缺水,将导致电极内阻增加,电池性能下降,为了保证质子从膜电极阳极到达电极阴极的传输能力,需要用增湿器给膜增湿。

根据中国专利号为CN108091910B公开的一种用于燃料电池的多孔介质增湿器，本实用新型所述的增湿器包括端板、多孔介质板、隔板、筒状容器、循环泵与密封紧固件等，采用燃料电池结构，多孔介质板与隔板依次排开，并与两端的端板通过密封紧固件组装于筒状容器中，与现有技术相比，本实用新型的增湿装置可以同时给燃料电池的燃料气与氧化剂增湿，提高了气体增湿的效率，既可以单独使用作为燃料电池的气体增湿器，也可以与燃料电池电堆集成，提高燃料电池电堆系统的集成度。

上述专利的燃料电池的增湿器系统，由于燃料电池与增湿器之间设有的多个隔板和筒状容器的添加，减少了燃料电池内部反应堆的反应空间，降低燃料电池的使用性能，同时增湿器内氧化剂的添加不够节能，而现有的燃料电池与增湿器之间通过管路连接增加了燃料电池整体的重量和尺寸，使燃料电池的利用率降低，不利于燃料电池的使用。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种燃料电池与增湿器集成的系统，解决了燃料电池与增湿器间的管路连接使得重量和尺寸下降的问题，同时提高电堆排出气体的利用率。

(二)技术方案

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种燃料电池与增湿器集成的系统，包括燃料电池和增湿器，所述燃料电池侧面设有增湿器，所述燃料电池与增湿器之间设有集成突起装置，且集成突起装置内部与燃料电池和增湿器分别贯通，所述集成突起装置与燃料电池和增湿器接触的外侧表面设有密封圈，且密封圈与集成突起装置固定连接，且密封圈外壁与燃料电池和增湿器内壁相抵，所述增湿器底部固定设有连接管路，所述连接管路远离增湿器的一端设有空压机，所述增湿器远离燃料电池的侧面设有节气门，所述节气门通过连接管路与增湿器固定连接。

优选的，所述燃料电池与增湿器顶部设有流通管道，且流通管道两端分别与燃料电池与增湿器内部贯通，且流通管道与增湿器和燃料电池顶部接触边缘均设有密封条。

优选的，所述增湿器内部水平方向均匀阵列设有纬向透水膜，所述纬向透水膜垂直方向均匀阵列设有经向透水膜，且纬向透水膜与经向透水膜端部均与增湿器内部固定连接。

优选的，增湿器内部靠近集成突起装置的侧面底部均匀阵列设有限位固定架，且限位固定架侧面与增湿器侧面焊接固定，所述限位固定架侧面内壁固定设有温湿传感器。

优选的，燃料电池内部均匀阵列设有质子交换膜，且质子交换膜两端均与燃料电池内壁固定连接，且质子交换膜竖直位于燃料电池内部。

优选的，包括如下步骤：

Sp1：气体交换(A)，所述燃料电池反应后产生的湿润气体在空压机的风压下通过集成突起装置流进增湿器，与干空气进行湿度交换；

Sp2：气体交换(B)，所述空压机通过风压调节，使外部空气在空压机的带动下沿连接管路进入增湿器，与来自燃料电池排出的湿润气体进行湿度交换；

Sp3：增湿，所述增湿器内部的干空气变湿后通过流通管道进入燃料电池内部，湿润质子交换膜；

Sp4：根据温湿传感器显示的数据调节空压机风压以及节气门，保证进入燃料电池空气的湿度；

Sp5：排出，所述增湿器内部未完全进入燃料电池内的湿润气体或为完全被湿润的干空气通过增湿器侧面的连接管路进入节气门，通过节气门排进外部大气中；

优选的，所述增湿器内干空气通过增湿器内的经向透水膜之间的流通空间流通，所述燃料电池内的湿润气体通过集成突起装置进入增湿器内通过纬向透水膜之间的流通空间流通，所述增湿器内干空气和湿润空气通过纬向透水膜和经向透水膜进行湿度交换；

优选的，所述空压机，连接管路，增湿器，流通管道，燃料电池，质子交换膜，集成突起装置，增湿器，连接管路，节气门，大气，空压机形成循环增湿系统。

(三)有益效果

本实用新型提供了一种燃料电池与增湿器集成的系统。具备以下有益效果：

1、本实用新型通过采用燃料电池盒增湿器之间通过集成突起装置连接，避免传统的燃料电池与增湿器之间管路连接造成的燃料电池自重过大使使用效率降低的问题，通过集成突起装置，使燃料电池反应堆的湿润空气进入增湿器内，提高反应堆排出气体的利用率，节约电池系统成本。

2、本实用新型通过采用增湿器内部增加纬向透水膜和经向透水膜之间的垂直分布，可有效的使干空气和湿润气体各行其道的同时又可进行湿度的交换，通过调节空压机与节气门，以控制进入燃料电池空气的湿度，使燃料电池增湿效果更优良，提高燃料电池的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的正面剖视图；

图2为本实用新型中立体结构示意图；

图3为本实用新型中俯视剖面图；

图4为本实用新型中燃料电池结构图；

图5为本实用新型中系统流程图。

其中，1、燃料电池；2、质子交换膜；3、增湿器；4、纬向透水膜；5、经向透水膜；6、空压机；7、温湿传感器；8、节气门；9、集成突起装置； 10、连接管路；11、密封圈；12、流通管道；13、限位固定架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一：

如图1-5所示，一种燃料电池与增湿器集成的系统，包括燃料电池1和增湿器3，燃料电池1侧面设有增湿器3，燃料电池1与增湿器3之间设有集成突起装置9，且集成突起装置9内部与燃料电池1和增湿器3分别贯通，集成突起装置9与燃料电池1和增湿器3接触的外侧表面设有密封圈11，且密封圈11与集成突起装置9固定连接，且密封圈11外壁与燃料电池1和增湿器3内壁相抵，增湿器3底部固定设有连接管路10，连接管路10远离增湿器 3的一端设有空压机6，增湿器3远离燃料电池1的侧面设有节气门8，节气门8通过连接管路10与增湿器3固定连接，采用燃料电池1盒增湿器3之间通过集成突起装置9连接，避免传统的燃料电池1与增湿器3之间管路连接造成的燃料电池1自重过大使使用效率降低的问题，通过集成突起装置9，使燃料电池1反应堆的湿润空气进入增湿器3内，提高反应堆排出气体的利用率，节约电池系统成本，燃料电池1与增湿器3顶部设有流通管道12，且流通管道12两端分别与燃料电池1与增湿器3内部贯通，且流通管道12与增湿器3和燃料电池1顶部接触边缘均设有密封条，增湿器3内部水平方向均匀阵列设有纬向透水膜4，纬向透水膜4垂直方向均匀阵列设有经向透水膜5，且纬向透水膜4与经向透水膜5端部均与增湿器3内部固定连接，增湿器3 内部靠近集成突起装置9的侧面底部均匀阵列设有限位固定架13，且限位固定架13侧面与增湿器3侧面焊接固定，限位固定架13侧面内壁固定设有温湿传感器7，燃料电池1内部均匀阵列设有质子交换膜2，且质子交换膜2两端均与燃料电池1内壁固定连接，且质子交换膜2竖直位于燃料电池1内部，采用增湿器3内部增加纬向透水膜4和经向透水膜5之间的垂直分布，可有效的使干空气和湿润气体各行其道的同时又可进行湿度的交换，通过调节空压机6与节气门8，以控制进入燃料电池1空气的湿度，使燃料电池1增湿效果更优良，提高燃料电池1的使用寿命，

实施例二：

如图2所示，一种燃料电池与增湿器集成的系统，包括如下步骤：

Sp1：气体交换A，燃料电池1反应后产生的湿润气体在空压机6的风压下通过集成突起装置9流进增湿器3，与干空气进行湿度交换；

Sp2：气体交换B，空压机6通过风压调节，使外部空气在空压机6的带动下沿连接管路10进入增湿器3，与来自燃料电池1排出的湿润气体进行湿度交换；

Sp3：增湿，增湿器3内部的干空气变湿后通过流通管道12进入燃料电池1内部，湿润质子交换膜2，

Sp4：根据温湿传感器7显示的数据调节空压机6风压以及节气门8，保证进入燃料电池1空气的湿度；

Sp5：排出，增湿器3内部未完全进入燃料电池1内的湿润气体或为完全被湿润的干空气通过增湿器3侧面的连接管路10进入节气门8，通过节气门 8排进外部大气中；

增湿器3内干空气通过增湿器3内的经向透水膜5之间的流通空间流通，燃料电池1内的湿润气体通过集成突起装置9进入增湿器3内通过纬向透水膜4之间的流通空间流通，增湿器3内干空气和湿润空气通过纬向透水膜4 和经向透水膜5进行湿度交换，使干空气和湿润气体在流进增湿器3内互不影响且有可以通过纬向透水膜4和经向透水膜5进行湿度交换，为燃料电池1 湿润做准备，空压机6，连接管路10，增湿器3，流通管道12，燃料电池1，质子交换膜2，集成突起装置9，增湿器3，连接管路10，节气门8，大气，空压机6形成循环增湿系统，通过系统各部件的配合，形成气体循环进出和排出系统，提高电堆排出气体的利用率，使燃料电池1的使用寿命增加，同时节约电池系统成本。

需要说明的是，在本文中，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，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“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种燃料电池与增湿器集成的系统，包括燃料电池(1)和增湿器(3)，其特征在于：所述燃料电池(1)侧面设有增湿器(3)，所述燃料电池(1)与增湿器(3)之间设有集成突起装置(9)，且集成突起装置(9)内部与燃料电池(1)和增湿器(3)分别贯通，所述集成突起装置(9)与燃料电池(1)和增湿器(3)接触的外侧表面设有密封圈(11)，且密封圈(11)与集成突起装置(9)固定连接，且密封圈(11)外壁与燃料电池(1)和增湿器(3)内壁相抵，所述增湿器(3)底部固定设有连接管路(10)，所述连接管路(10)远离增湿器(3)的一端设有空压机(6)，所述增湿器(3)远离燃料电池(1)的侧面设有节气门(8)，所述节气门(8)通过连接管路(10)与增湿器(3)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池与增湿器集成的系统，其特征在于：所述燃料电池(1)与增湿器(3)顶部设有流通管道(12)，且流通管道(12)两端分别与燃料电池(1)与增湿器(3)内部贯通，且流通管道(12)与增湿器(3)和燃料电池(1)顶部接触边缘均设有密封条。

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池与增湿器集成的系统，其特征在于：所述增湿器(3)内部水平方向均匀阵列设有纬向透水膜(4)，所述纬向透水膜(4)垂直方向均匀阵列设有经向透水膜(5)，且纬向透水膜(4)与经向透水膜(5)端部均与增湿器(3)内部固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种燃料电池与增湿器集成的系统，其特征在于：增湿器(3)内部靠近集成突起装置(9)的侧面底部均匀阵列设有限位固定架(13)，且限位固定架(13)侧面与增湿器(3)侧面焊接固定，所述限位固定架(13)侧面内壁固定设有温湿传感器(7)。

5.根据权利要求4所述的一种燃料电池与增湿器集成的系统，其特征在于：燃料电池(1)内部均匀阵列设有质子交换膜(2)，且质子交换膜(2)两端均与燃料电池(1)内壁固定连接，且质子交换膜(2)竖直位于燃料电池(1)内部。

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