CN212725389U - 燃料电池的增湿系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种燃料电池的增湿系统，包括主增湿器和辅助增湿器；主增湿器包括由第一隔膜分割的第一气室和第二气室，第二气室的进气口与燃料电池的废气出口连接，第一气室设置有进气口和出气口；辅助增湿器包括由第二隔膜分割的空气腔和储水腔，空气腔的进气口与第一气室的出气口连接，空气腔的出气口与燃料电池的空气入口连接，辅助增湿器内安装有加热器。本实用新型提供的增湿系统，分别在主增湿器中利用燃料电池的废气，以及在辅助增湿器中利用加热储水腔产生的水蒸气对进入燃料电池的空气加湿，从而确保在多种工况下均能够将进入燃料电池的空气的湿度提高至理想的范围。

Description

燃料电池的增湿系统

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池的增湿系统。

背景技术

燃料电池发动机是一种通过电化学反应将燃料气体(一般为氢气)的化学能转化为电能，从而驱动电机转动输出功率的发动机。目前在发动机中常用的燃料电池是以质子交换膜作为电解质的质子交换膜燃料电池。燃料电池发动机包括燃料电池、空气系统，氢气系统，控制系统以及其他辅助系统，其中空气系统和氢气系统分别向燃料电池提供空气和氢气，氢气和空气中的氧气在燃料电池内发生电化学反应产生水，同时燃料电池将反应释放的电能向外输出。

对于质子交换膜燃料电池，燃料电池能够输出的功率正比于燃料电池内电化学反应的速率，而电化学反应的速率又取决于进入燃料电池的湿度，在一定范围内，湿度越高则反应速率越高。因此目前的燃料电池发动机一般会设置一个增湿器，该增湿器可以利用燃料电池输出的高湿度的废气对流入燃料电池的空气进行加湿。

然而，在燃料电池发动机的启动阶段，以及进气流量较大的工况下，这种增湿器的增湿效果较差，难以将进入燃料电池的空气的湿度提高至理想范围。

实用新型内容

基于上述现有技术的问题，本实用新型提供一种燃料电池的增湿系统，以便在发动机的各种工况下均能够保持进入燃料电池的空气具有足够高的湿度。

本实用新型提供一种燃料电池发动机的增湿系统，包括：

主增湿器和辅助增湿器；

所述主增湿器包括由第一隔膜分割的第一气室和第二气室，所述第二气室的进气口与燃料电池的废气出口连接，所述第一气室设置有进气口和出气口；

所述辅助增湿器包括由第二隔膜分割的空气腔和储水腔，所述空气腔的进气口与所述第一气室的出气口连接，所述空气腔的出气口与所述燃料电池的空气入口连接，所述辅助增湿器内安装有加热器。

可选的，所述第一气室的出气口与所述空气腔的进气口通过三通阀连接；所述三通阀与所述增湿系统的控制器电气连接；

其中，所述三通阀的入口与所述第一气室的出气口连接，所述三通阀的一个出口与所述空气腔的进气口连接，所述三通阀的另一个出口与所述燃料电池的空气入口连接。

可选的，所述增湿系统还包括冷却器；其中，所述冷却器的出气口与所述第一气室的进气口连接。

可选的，所述增湿系统还包括空气压缩机；其中，所述空气压缩机的出气口与所述冷却器的进气口连接。

可选的，所述增湿系统还包括与所述增湿系统的控制器电气连接的第一水位监测器，所述第一水位监测器与所述辅助增湿器的储水腔连接，用于监测所述储水腔的水位。

可选的，所述增湿系统还包括储水箱；

其中，所述辅助增湿器的储水腔的进水口，通过第一阀门与所述储水箱的出水口连接，所述第一阀门与所述增湿系统的控制器电气连接。

可选的，所述增湿系统还包括气水分离器；

其中，所述气水分离器的进气口与所述主增湿器的第二气室的出气口连接，所述气水分离器的出水口与所述储水箱的进水口连接。

可选的，所述增湿系统还包括第二水位监测器；

其中，所述第二水位监测器与所述储水箱连接，用于监测所述储水箱的水位；

所述气水分离器的进气口和所述主增湿器的第二气室的出气口之间安装有第二阀门，所述第二阀门以及所述第二水位监测器均与所述增湿系统的控制器电气连接。

可选的，所述辅助增湿器的储水腔设置有出水口，所述储水腔的出水口通过单通阀门与所述储水箱的进水口连接。

本实用新型提供一种燃料电池的增湿系统，包括主增湿器和辅助增湿器；主增湿器包括由第一隔膜分割的第一气室和第二气室，第二气室的进气口与燃料电池的废气出口连接，第一气室设置有进气口和出气口；辅助增湿器包括由第二隔膜分割的空气腔和储水腔，空气腔的进气口与第一气室的出气口连接，空气腔的出气口与燃料电池的空气入口连接，辅助增湿器内安装有加热器。本实用新型提供的增湿系统，分别在主增湿器中利用燃料电池的废气，以及在辅助增湿器中利用加热储水腔产生的水蒸气对进入燃料电池的空气加湿，从而确保在多种工况下均能够将进入燃料电池的空气的湿度提高至理想的范围。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种燃料电池的增湿系统的结构示意图；

图2为本申请另一实施例提供的一种燃料电池的增湿系统的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种燃料电池的增湿系统的控制流程的示意图；

图4为本申请另一实施例提供的一种燃料电池的增湿系统的控制流程的示意图。

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。

现有的燃料电池的增湿器，一般是利用燃料电池排出的高湿度的废气对进气进行增湿，然而，在燃料电池刚启动的一段时间内(即在启动阶段，或者说启动状态时)，燃料电池排出的废气的湿度较低，导致这种增湿器在燃料电池刚启动时对空气的增湿效果较差，不利于燃料电池迅速地从启动状态提高输出功率至正常运行状态。

另一方面，当燃料电池的负载较大时，进入燃料电池的空气流量较高(即高流量阶段)，大流量的空气会吹走质子交换膜表面的大量水分，引起燃料电池内的反应速率降低，这种情况下，为了保证足够高的反应速率，就需要进一步增大进入燃料电池的空气的湿度，而仅使用燃料电池的废气进行加湿的增湿器，无法将空气的湿度提高至高流量阶段要求的湿度范围，相对来说就会导致这类增湿器的增湿效果变差，使得燃料电池内的反应速率降低，进而引起燃料电池的输出功率降低。

针对上述现有技术存在的问题，本申请第一个实施例提供了一种燃料电池的增湿系统，用于对从环境中吸收的要进入燃料电池的空气进行增湿，以保障燃料电池在包括启动阶段和高流量阶段在内的多种工况下获得的空气的湿度均能够达到理想范围，使燃料电池始终可以具有较高的反应速率。

请参考图1，本实施例所提供的增湿系统包括主增湿器1和辅助增湿器2。

图1中任意两个设备之间连接的实线，用于表示这两个设备之间的空气或水流通的管路。

图1中的箭头用于指示气体的流向。

其中，主增湿器1包括第一气室1-2，第二气室1-2和位于第一气室和第二气室之间，用于分隔两个气室的第一隔膜1-3。

其中，第一隔膜1-3用于阻止主增湿器的任意一个气室内的空气扩散至另一个气室，同时，第一隔膜可以允许空气中的水分，具体来说是允许水分子从一侧的气室扩散至另一侧的气室。

如图1所示，第一气室和第二气室均设置有出气口和进气口。其中，第一气室的进气口与大气环境连接，供给燃料电池进行反应的空气，就由大气环境中通过第一气室的进气口流入第一气室。

第二气室的进气口则与燃料电池的废气出口通过管路连接，燃料电池中经过反应后的废气通过管路流入第二气室。

第二气室的出气口可以直接与大气环境连接，也可以在本申请的其他实施例中，与其他的设备相连接。

根据燃料电池的工作原理，可以理解的，燃料电池排出的废气显然包含大量的反应物，也就是水分子，因而，燃料电池排出的废气中水分子的浓度，必然会高于第一气室中从大气环境吸入的干燥空气，所以，第二气室中的水分，就会根据顺着浓度梯度，从第二气室的湿润的废气，通过第一隔膜扩散至第一气室中的干燥空气，通过这种方式，就可以将燃料电池排出的废气中的水分转移至从大气环境吸入的干燥空气中，从而增加进入燃料电池的空气的湿度。

然而，如前文所述，主增湿器在燃料电池启动阶段，废气的湿度较低时，输出的空气的湿度较低，不能满足燃料电池对空气的湿度的要求，在燃料电池的高流量阶段，由于较高的空气流量吹走了大量水分，对进入燃料电池的湿度的要求也增大，而主增湿器的加湿的能力有限，此时主增湿器输出的空气的湿度也不能满足燃料电池对空气的湿度的要求。

也就是说，若确定一个进入燃料电池的空气的理想的湿度范围，若进入燃料电池的空气的湿度位于这个范围内，则燃料电池可以保持一个较高的输出功率，那么，在上述两个阶段内，主增湿器的第一气室的出气口输出的加湿后的空气，其湿度往往不能达到上述理想的湿度范围，

因此，本实施例所提供的增湿系统在主增湿器之后还设置了一个辅助增湿器2。

如图1所示，辅助增湿器2包括空气腔2-1，储水腔2-2，以及用于分隔空气腔和储水腔的第二隔膜2-3。

第二隔膜和主增湿器的第一隔膜相同，均是允许水分子透过而隔绝空气中其他气体的隔膜，具体的，主增湿器的第一隔膜和辅助增湿器的第二隔膜，均可以是高分子纤维膜。

另外辅助增湿器内还安装有加热器2-4，可选的，加热器可以是若干组相互连接的电热丝，这些电热丝可以仅安装与上述储水腔周围，也可以安装在储水腔和空气腔周围。

在空气腔周围安装电热丝，可以为空气腔内将要进入燃料电池的空气加热，当环境中的空气温度较低时，适当的加热进入燃料电池的空气的温度，可以燃料电池内电化学反应的速率，以避免空气温度过低导致电化学反应速率过低或者无法进行，从而保障燃料电池在低温环境下也能顺利启动，也就是所谓的冷启动。

如图1所示，空气腔的进气口和主增湿器的第一气室的出气口连接，空气腔的出气口和燃料电池的进气口连接，经过主增湿器加湿的空气会通过管路流入辅助增湿器的空气腔，在辅助增湿器的空气腔中被再次加湿之后，再从辅助增湿器的空气腔的出气口，经过管路流入燃料电池，参与燃料电池的电化学反应。

辅助增湿器的增湿原理是，需要使用辅助增湿器增湿时，可以启动辅助增湿器的储水腔周围的加热器，使加热器加热储水腔中存储的液态水，产生大量的水蒸气，这些水蒸气会携带着大量的水分子，通过第二隔膜扩散至另一侧的空气腔的空气，从而增加空气腔中的空气的湿度。

当主增湿器输出的空气的湿度足够高，也就是能够达到上述理想湿度范围时，可以不使用辅助增湿器进行二次加湿，这种情况下可以关闭辅助增湿器的加热器。

也就是说，在本实施例提供的增湿系统中，主增湿器是利用燃料电池排出的废气对从环境吸入的干燥空气加湿，而辅助增湿器则是通过加热水产生的水蒸气对主增湿器输出的空气进行二次加湿。

通过上述辅助增湿器的工作原理可以发现，辅助增湿器的增湿的能力与燃料电池排出的废气的状态无关，只需要保持辅助增湿器的储水腔内存储有充足的水分，并且为辅助增湿器的加热器提供足够的功率，就可以持续的将储水腔中的水维持在一个较高的温度，从而持续产生大量水蒸气，从而将主增湿器输出的空气的湿度提高至理想的湿度范围。

也就是说，在包括启动阶段和高流量阶段在内的任意一种工况下，一旦检测到主增湿器输出的空气的湿度不满足理想的湿度范围，就可以启动辅助增湿器的加热器，根据加湿的需要控制加热器，从而将储水腔内的液态水加热至适当的温度，利用水蒸气对主增湿器输出的空气进行二次加湿，使得辅助增湿器输出的空气的湿度达到理想的湿度范围。

具体来说，在启动阶段，由于废气的湿度较低，主增湿器对空气的增湿能力较弱，输出的空气的湿度相对于燃料电池正常运行时的输出的空气的湿度较低，此时辅助增湿器可以通过水蒸气进行二次加湿，提高进入燃料电池的空气的湿度。

在高流量阶段，对进入燃料电池的空气的湿度的要求较高，即进入燃料电池的空气的理想的湿度范围增大，此时尽管主增湿器的增湿能力正常，但是其输出的空气的湿度并不能达到高流量阶段的理想的湿度范围，而通过辅助增湿器进行二次加湿，可以将主增湿器输出的空气的湿度提高至高流量阶段的湿度范围。

因此，在任意工况下，本实施例所提供的增湿系统均能够将进入燃料电池的空气的湿度控制在理想的湿度范围内，有效的提高了在各种工况下燃料电池的电化学反应的速率。

结合图1所示的燃料电池的增湿系统，请参考图2，本申请第二个实施例还提供了一种燃料电池的增湿系统，相对于第一个实施例中的增湿系统，本实施例在前述主增湿器和辅助增湿器的基础上增加了其他可选的设备。

如图2所示，本实施例提供的增湿系统包括：

图2中任意两个设备之间连接的实线，用于表示这两个设备之间的空气或水流通的管路。

图2中的箭头用于指示气体或水的流向，箭头指向的位置为对应设备的进气口或进水口。

主增湿器1和辅助增湿器2，其中，主增湿器和辅助增湿器的结构及其工作原理均与本申请第一个实施例一致，此处不再详述。

可选的，主增湿器1和辅助增湿器2之间安装有三通阀3。

三通阀3的入口与主增湿器1的第一气室的出口连接，三通阀具有两个出口，其中一个出口与辅助增湿器的空气腔的进气口连接，另一个出口则通过空气管路直接与燃料电池的进气口连接。

通过控制三通阀3的开度，可以控制主增湿器输出的空气中，进入辅助增湿器的空气的比例，换言之，通过调节三通阀3的开度，可以准确的控制主增湿器输出的一部分空气被辅助增湿器二次加湿，而另一部分空气不经过辅助增湿器二次加湿，而是与辅助增湿器二次加湿后的空气混合进入燃料电池。

通过在主增湿器和辅助增湿器之间安装三通阀3，可以更准确的控制进入燃料电池的空气的湿度。一般的，调节辅助增湿器的加热器的温度以控制辅助增湿器输出的空气的湿度的方式，其控制精度较低，很容易发生辅助增湿器输出的空气的湿度要么偏高，要么偏低的情况，难以调整至中间值。

而通过设置三通阀，在需要精确控制进入燃料电池的空气的湿度时，可以对辅助增湿器进行初步的调节，允许其维持较强的加湿能力，即允许辅助增湿器输出湿度偏高的空气，然后，通过调节三通阀3的开度，减少进入辅助增湿器的空气的比例，这样，就可以按一定比例混合未经过辅助增湿器二次加湿的湿度较低的空气，和经过辅助增湿器二次加湿的湿度较高的空气，从而控制进入燃料电池的空气的湿度维持在中间值。

可选的，在主增湿器1之前，还设置有冷却器4(也可以称为中冷器)，冷却器4的出气口与主增湿器的第一气室的进气口连接，冷却器4的进气口与大气环境连通，在空气温度过高时，可以启动冷却器4，降低将要进入燃料电池的空气的温度，以避免进入燃料电池的空气的温度过高而损坏燃料电池。

可选的，本实施例的增湿系统还可以包括空气压缩机5，空气压缩机5设置于冷却器4之前，用于将从环境中吸收的空气压缩，以提高最终进入燃料电池的空气的压强，从而提高电化学反应的速率，空气压缩机的出气口与冷却器的进气口连接。

可选的，由于辅助增湿器需要通过加热储水腔中的水来对空气加湿，因此，可以设置于辅助增湿器的储水腔连接的一个第一水位监测器6，第一水位监测器6用于实时的监测辅助增湿器的储水腔的水位，产生相应的电信号并反馈至增湿系统的控制器7。

当一个设备和控制器电气连接时，控制器可以通过向该设备发送控制信号控制该设备运行，或者可以接收该设备反馈的电信号，从而获得本实施例的增湿系统当前的状态。

控制器7可以是一个或一组(多个)存储有预先配置的控制程序的存储器，以及一个或多个用于执行上述控制程序的处理器的组合。

在监测到辅助增湿器的储水腔的水位过低时，为了保障辅助增湿器的增湿能力，需要对辅助增湿器的储水腔补水。一种可选的补水的方式是，在本实施例的增湿系统中设置一个与储水腔的进水口连接的储水箱8，储水箱的出水口和储水腔的进水口之间设置有第一阀门9，第一阀门与控制器电气连接。

控制器根据第一水位监测器反馈的电信号判断出辅助增湿器的储水腔的水位过低时，控制第一阀门开启，使得储水箱8中储存的水流水辅助增湿器的储水腔，从而为辅助增湿器补水。

当控制器通过第一水位监测器反馈的电信号判断出储水腔已满，或者储水腔的水位已经足够高时，控制第一阀门关闭，停止补水。

可选的，本实施例所提供的增湿系统还可以包括气水分离器10，用于从燃料电池排出的湿度较高的废气中分离出水蒸气，然后将水蒸气凝结成液态水补充至储水箱8中。

如图2所示，气水分离器10设置于储水箱8和主增湿器1之间，具体来说，气水分离器10的进气口与主增湿器的第二气室的出气口连接，燃料电池排出的高湿度的废气在主增湿器中用于对第一气室的干燥空气加湿后，从第二气室的出气口流入气水分离器，气水分离器的出水口与储水箱的进水口连接，气水分离器从废气中分离出的液态水通过气水分离器的出水口流入储水箱，而剩余的气体则由气水分离器排放至大气。

进一步的，气水分离器和主增湿器之间还设置有第二阀门11，储水箱8设置有对应的第二水位监测器12，第二水位监测器12用于检测储水箱的水位，并向控制器反馈监测得到的电信号，当储水箱的水位过高时，控制器控制第二阀门关闭，阻止废气进入气水分离器，从而停止向储水箱中补水。

可选的，考虑到有时需要排出辅助增湿器的储水腔的水，辅助增湿器的储水腔设置有出水口，出水口通过单通阀门13和储水腔的进水口连接。单通阀门通常保持关闭，控制器可以控制单通阀门打开，从而将储水腔中的水排出至储水箱8中。

进一步可选的，为了准确的控制本实施例提供的增湿系统的运行，本实施例的增湿系统还设置有多个传感器，分别是：

设置于压缩机的进气口的第一温度传感器14，设置于燃料电池的进气口的第二温度传感器15，以及设置于燃料电池的废气出口的第三温度传感器16；

设置于主增湿器的第一气室的出气口的第一湿度传感器17，和设置于燃料电池的进气口的第二湿度传感器18。

以上传感器均与控制器电气连接，用于实时的采集对应位置的气体的参数并以电信号的形式反馈至控制器。

下面，为了方便理解本申请实施例所提供的增湿系统的工作原理，结合具体的例子说明本申请实施例的增湿系统中的控制器控制其他设备运行的流程。

首先，请参考图3，图3为控制器控制辅助增湿器进行二次加湿的控制流程，该控制流程可以包括如下步骤：

S301、实时检测第一气室出口气流的湿度是否满足湿度要求。

若第一气室的出口气流满足湿度要求，则继续执行步骤S301，反之若第一气室的出口气流不满足湿度要求，则执行步骤S302。

步骤S301中，控制器可以获得湿度传感器17反馈的用于表示第一气室的出口气流的湿度的电信号，基于此判断第一气室的出口气流的湿度是否在理想的湿度范围内，一般的，该理想的湿度范围可以设定为大于或等于100％，那么，若第一气室的出口气流的湿度小于100％，则判断出第一气室出口气流的湿度不满足湿度要求，执行步骤S302，反之，若第一气室的出口气流的湿度大于或等于100％，则判断出第一气室出口气流的湿度满足湿度要求。

S302、开启辅助增湿器中储水腔周围的加热器。

输入加热器的功率(或者说加热器加热的温度)由控制器根据湿度传感器17采集到的第一气室出口气流的湿度决定，第一气室的出口气流的湿度越低，则输入加热器的功率越大，加热器加热的温度越高，对应的储水腔内的水温就越高，反之，第一气室的出口气流的湿度越高，则输入加热器的功率越小，加热器加热的温度越低，对应的储水腔内的水温就越低。

S303、判断第一气室出口气流的湿度是否小于湿度下限。

上述湿度下限可以是一个预设的阈值，一般的，可以将湿度下限设定为20％。

若第一气室出口气流的湿度小于湿度下限，执行步骤S304，若第一气室出口气流的湿度大于或等于湿度下限，则执行步骤S305。

S304、关闭三通阀的第一出口，并完全开启三通阀的第二出口。

三通阀的第一出口，指代三通阀的两个出气口中，与燃料电池的进气口连接的出气口，三通阀的第二出口，指代三通阀的两个出气口中与辅助增湿器的空气腔的进气口连接的出气口。

三通阀的第一出口关闭并完全开启第二出口时，所有进入燃料电池的空气，其流动路径依次为，压缩机，冷却器，主增湿器的第一气室，三通阀，辅助增湿器的空气腔，燃料电池。

S305、根据第一气室出口气流的湿度确定三通阀的第一出口的开度和第二出口的开度，同时开启三通阀的第一出口和第二出口。

具体的，第一气室出口气流的湿度越高，则第一出口的开度越大，对应的第二出口的开度越小；相反的，第一气室出口气流的湿度越低，则第一出口的开度越小，对应的第二出口的开度越大。

按一定的开度同时开启三通阀的第一出口和第二出口时，流入燃料电池的空气，一部分的流动路径是，压缩机，冷却器，主增湿器的第一气室，三通阀，辅助增湿器的空气腔，燃料电池；

另一部分的流动路径是，压缩机，冷却器，主增湿器的第一气室，三通阀，燃料电池。

其中，前一流动路径的空气经过辅助增湿器的二次加湿，后一流动路径的空气未经过辅助增湿器的二次加湿。

这两种空气的比例取决于三通阀的第一出口的开度和第二出口的开度的比值，第一出口的开度大于第二出口的开度时，在进入燃料电池的空气中，未经过二次加湿的空气所占的比例大于经过二次加湿的空气的比例，反之，第二出口的开度大于第一出口的开度时，在进入燃料电池的空气中，未经过二次加湿的空气所占的比例小于经过二次加湿的空气的比例。

可选的，在燃料电池处于高流量阶段时，燃料电池的负载较高，此时对于进入燃料电池的空气的湿度要求也较高，这种情况下，一方面可以适当的提高输入辅助增湿器的加热器的功率，以提高储水腔中的水温，加强辅助增湿器的加湿效果，另一方面，在燃料电池处于高流量阶段时判断出第一气室的出口气流的湿度不满足湿度要求之后，可以不需要执行前述步骤S303和步骤S305，而是直接执行步骤S304，即关闭三通阀的第一出口，完全开启三通阀的第二出口，使所有进入燃料电池的空气均通过辅助增湿器进行二次加湿。

请参考图4，在冷启动工况(即环境温度低于0℃时启动燃料电池的工况)下，为了避免高湿度的空气进入燃料电池后在燃料电池内结冰而阻塞气体通道，需要控制辅助增湿器对进入燃料电池的空气进行加热，如图4所示，具体控制流程可以包括如下步骤：

S401、判断压缩机进气温度是否高于零度。

控制器可以根据第一温度传感器14反馈的电信号判断出压缩机的进气温度是否高于零度。

若压缩机进气温度高于零度，不需要对空气腔内的空气进行加热，可以直接执行步骤S404，也就是控制辅助增湿器对主增湿器输出的空气进行二次加湿，若压缩机进气温度低于或等于零度，执行步骤S402。

S402、控制辅助增湿器的加热器加热空气腔内的空气。

加热器工作的功率由压缩机的进气温度和燃料电池的进气温度，燃料电池的进气温度，由第二温度传感器16反馈。压缩机的进气温度和燃料电池的进气温度越低，则加热器的功率越高，反之，压缩机的进气温度和燃料电池的进气温度越高，则加热器的功率越低。

需要说明的是，步骤S402中，为了避免高湿度的空气在燃料电池内冷凝，应当可以只开启辅助增湿器中安装于空气腔周围的加热器，而不开启安装于储水腔周围的加热器，避免提高进入燃料电池的空气的湿度。

S403、实时检测燃料电气的废气出口温度是否高于阈值。

步骤S403中的阈值可以设定为10℃。

当燃料电池的废气出口的温度高于阈值时，可以认为燃料电池内部的温度较高，不会出现空气中的水蒸气结冰的问题，因此可以开始对进入燃料电池的空气进行二次加湿。

若燃料电气的废气出口温度不高于阈值，继续执行步骤S403，若燃料电池的废气出口的温度高于阈值，则执行步骤S404。

S404、控制辅助增湿器进行二次加湿。

步骤S404的具体控制过程可以与如图3所示的实施例一致，此处不再详述。

进一步的，本申请提供的增湿系统还可以收集燃料电池排出的废气中的水气(又称为阴极尾排水气)补充至系统中的储水箱。具体补充过程如下：

第二水位监测器12可以实时的监测储水箱8的水位，当储水箱的水位高于设定的水位上限时，控制器控制第二阀门11关闭，从主增湿器的第二气室的出气口流出的废气直接排放至大气中，当储水箱的水位低于设定的水位下限时，控制器开启第二阀门11，从主增湿器的第二气室的出气口流出的废气流入气水分离器10，气水分离器从废气中提取出液态水并补充至储水箱，实现了水资源的充分利用，减少水资源的浪费。

对于辅助增湿器的补水控制流程如下：

第一水位监测器6可以实时的监测辅助增湿器的储水腔的水位，当辅助增湿器的储水腔的水位低于设定的水位下限时，控制器控制第一阀门9开启，使得储水箱内的液态水补充至辅助增湿器的储水腔，直至辅助增湿器的储水腔的水位高于设定的水位上限，然后控制器关闭第一阀门9，停止向辅助增湿器的储水腔补水。

最后，还需要说明的是，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。

需要注意，本实用新型中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种燃料电池的增湿系统，其特征在于，包括：

主增湿器和辅助增湿器；

所述主增湿器包括由第一隔膜分割的第一气室和第二气室，所述第二气室的进气口与燃料电池的废气出口连接，所述第一气室设置有进气口和出气口；

所述辅助增湿器包括由第二隔膜分割的空气腔和储水腔，所述空气腔的进气口与所述第一气室的出气口连接，所述空气腔的出气口与所述燃料电池的空气入口连接，所述辅助增湿器内安装有加热器。

2.根据权利要求1所述的增湿系统，其特征在于，所述第一气室的出气口与所述空气腔的进气口通过三通阀连接；所述三通阀与所述增湿系统的控制器电气连接；

其中，所述三通阀的入口与所述第一气室的出气口连接，所述三通阀的一个出口与所述空气腔的进气口连接，所述三通阀的另一个出口与所述燃料电池的空气入口连接。

3.根据权利要求1所述的增湿系统，其特征在于，所述增湿系统还包括冷却器；其中，所述冷却器的出气口与所述第一气室的进气口连接。

4.根据权利要求3所述的增湿系统，其特征在于，所述增湿系统还包括空气压缩机；其中，所述空气压缩机的出气口与所述冷却器的进气口连接。

5.根据权利要求1所述的增湿系统，其特征在于，所述增湿系统还包括与所述增湿系统的控制器电气连接的第一水位监测器，所述第一水位监测器与所述辅助增湿器的储水腔连接，用于监测所述储水腔的水位。

6.根据权利要求1所述的增湿系统，其特征在于，所述增湿系统还包括储水箱；

其中，所述辅助增湿器的储水腔的进水口，通过第一阀门与所述储水箱的出水口连接，所述第一阀门与所述增湿系统的控制器电气连接。

7.根据权利要求6所述的增湿系统，其特征在于，所述增湿系统还包括气水分离器；

其中，所述气水分离器的进气口与所述主增湿器的第二气室的出气口连接，所述气水分离器的出水口与所述储水箱的进水口连接。

8.根据权利要求7所述的增湿系统，其特征在于，所述增湿系统还包括第二水位监测器；

其中，所述第二水位监测器与所述储水箱连接，用于监测所述储水箱的水位；

所述气水分离器的进气口和所述主增湿器的第二气室的出气口之间安装有第二阀门，所述第二阀门以及所述第二水位监测器均与所述增湿系统的控制器电气连接。

9.根据权利要求6所述的增湿系统，其特征在于，所述辅助增湿器的储水腔设置有出水口，所述储水腔的出水口通过单通阀门与所述储水箱的进水口连接。

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