CN213401266U - 一种氢燃料电池混合加湿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种氢燃料电池混合加湿装置，包括：空气滤清器、空压机、中冷器、三通阀和加湿器；空气滤清器的出气端通过第一管道与空压机的进气端连通，空压机的出气端通过第二管道与中冷器的进气端连通，中冷器的出气端通过第三管道连接至加湿器的进气端；第三管道上设置有三通阀，三通阀的两端分别接通中冷器的出气端和加湿器的进气端，另一端通过第四管道直接连接至加湿器的出气端；加湿器的出气端通过第五管道与电堆的进气端连通；电堆内设置有内增湿模块。本实用新型的有益效果是：本实用新型提出的混合加湿装置可以使用电堆不同功率情况下的加湿需求，满足加湿量的同时，降低外加湿器的功率消耗和尺寸，降低成本。

Description

一种氢燃料电池混合加湿装置

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池混合加湿装置。

背景技术

质子交换膜的水合状态对于燃料电池的性能和寿命具有非常重要的作用；当膜中水分子过少时，膜不能传导质子，燃料电池效率下降、甚至无法正常工作；而如果膜中水分子过多时，会引起整个燃料电池系统堵水，而燃料电池无法工作。必须对进入电池组的反应气体进行加湿处理，以确保质子交换膜处于合适的水饱和状态，使电池得以高效工作。

车用燃料电池增湿器类型包括内增湿(如丰田Mirai)和外增湿，以外增湿类型应用居多；外增湿器类型包括鼓泡型、焓轮增湿器和膜增湿器等；目前国际上的主流技术是气- 气增湿器，属于膜增湿器，其核心材料为膜管，可以充分利用尾气余热，体积小，如中空纤维管式增湿器及板式增湿器。

内增湿和外增湿各有优缺点；内增湿反应生成的水不足以对进气加湿，而外增湿需要单独布置在电堆外侧的装置，增加了系统空间和成本，同时在小流量时，外增湿器增湿效果不佳。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种氢燃料电池混合加湿装置，包括：空气滤清器、空压机、中冷器、三通阀和加湿器；

所述空气滤清器的出气端通过第一管道与所述空压机的进气端连通，所述空压机的出气端通过第二管道与所述中冷器的进气端连通，所述中冷器的出气端通过第三管道连接至所述加湿器的进气端；

所述第三管道上设置有三通阀，三通阀的其中两端分别接通中冷器的出气端和加湿器的进气端，另一端通过第四管道直接连接至加湿器的出气端；所述加湿器的出气端通过第五管道与电堆的进气端连通；所述电堆内设置有内增湿模块；所述电堆的排气口通过第六管道与加湿器的进水端连通。

进一步地，所述一种氢燃料电池混合加湿装置还包括第一控制阀和第二控制阀；所述三通阀与所述加湿器的进气端之间设置有第一控制阀，所述第四管道上设置有第二控制阀。

进一步地，所述一种氢燃料电池混合加湿装置还包括空气流量计、温湿度传感器；所述空气流量计设置于所述第一管道上，用于检测进入空压机的空气流量；所述温湿度传感器设置于第五管道上，用于检测进入电堆的空气的温度和湿度。

进一步地，所述加湿器的排气端通过排气管与外界接通。

进一步地，排气管上设置有排气阀，用于排放尾气。

进一步地，所述空气流量计、所述温湿度传感器、所述第一控制阀的控制端和所述第二控制阀的控制端分别与电堆的控制器FCU电性连接。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型提出的混合加湿装置可以使用电堆不同功率情况下的加湿需求，满足加湿量的同时，降低外加湿器的功率消耗和尺寸，降低成本。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例中一种氢燃料电池混合加湿装置的装置图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

本实用新型的实施例提供了一种氢燃料电池混合加湿装置。

请参考图1，图1是本实用新型实施例中一种氢燃料电池混合加湿装置的装置图，具体包括：空气滤清器1、空压机2、中冷器3、三通阀4和加湿器7；

所述空气滤清器1的出气端通过第一管道12与所述空压机2的进气端连通，所述空压机2的出气端通过第二管道13与所述中冷器3的进气端连通，所述中冷器3的出气端通过第三管道14连接至所述加湿器7的进气端；

所述第三管道14上设置有三通阀4，三通阀4的两端分别接通中冷器3的出气端和加湿器7的进气端，另一端通过第四管道15直接连接至加湿器7的出气端；所述加湿器7的出气端通过第五管道16与电堆8的进气端连通；所述电堆8内设置有内增湿模块82；所述电堆8的排气口通过第六管道17与加湿器7的进水端连通。

所述一种氢燃料电池混合加湿装置还包括第一控制阀5和第二控制阀6；所述三通阀 4与所述加湿器7的进气端之间设置有第一控制阀5，所述第四管道上15设置有第二控制阀6。

所述一种氢燃料电池混合加湿装置还包括空气流量计10、温湿度传感器11；所述空气流量计10设置于所述第一管道12上，用于检测进入空压机2的空气流量；所述温湿度传感器11设置于第五管道16上，用于检测进入电堆8的空气的温度和湿度。

所述加湿器7的排气端通过排气管18与外界接通，排气管18上设置有排气阀9，用于排放尾气。

所述空气流量计10、所述温湿度传感器11、所述第一控制阀5的控制端和所述第二控制阀6的控制端分别与电堆8的控制器FCU 81电性连接。

使用原理如下：FCU 81通过空气流量计10检测空气流量，通过温湿度传感器11检测进入电堆8的空气的温度和湿度，进而根据空气流量和进入电堆8的空气的温度计算电堆8需要的总加湿量；然后根据内增湿模块82反馈的实际加湿量决定采用何种模式加湿；

模式包括：内增湿模式：单独采用内增湿模块82增湿，加湿器7不工作；外增湿模式：单独采用加湿器7增湿，内增湿模块82不工作；混合增湿模式，采用内增湿模块82 和加湿器7同时加湿。

根据内增湿模块82反馈的实际加湿量决定采用何种模式加湿，具体包括：

若总加湿量小于或者等于内增湿模块82反馈的实际加湿量，则采用内增湿模式，充分利用电堆8反应生成的水对空气加湿；

若总加湿量大于内增湿模块82反馈的实际加湿量，小于预设阈值；则采用外增湿模式；

若总加湿量大于预设阈值，则采用混合增湿模式，一方面满足加湿量，另一方面降低加湿器7功率消耗；加湿器7的选型尺寸可以相应减小。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提出的混合加湿装置可以使用电堆不同功率情况下的加湿需求，满足加湿量的同时，降低外加湿器的功率消耗和尺寸，降低成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种氢燃料电池混合加湿装置，其特征在于：包括：空气滤清器、空压机、中冷器、三通阀和加湿器；

所述空气滤清器的出气端通过第一管道与所述空压机的进气端连通，所述空压机的出气端通过第二管道与所述中冷器的进气端连通，所述中冷器的出气端通过第三管道连接至所述加湿器的进气端；

所述第三管道上设置有三通阀，三通阀的其中两端分别接通中冷器的出气端和加湿器的进气端，另一端通过第四管道直接连接至加湿器的出气端；所述加湿器的出气端通过第五管道与电堆的进气端连通；所述电堆内设置有内增湿模块；所述电堆的排气口通过第六管道与加湿器的进水端连通。

2.如权利要求1所述的一种氢燃料电池混合加湿装置，其特征在于：所述一种氢燃料电池混合加湿装置还包括第一控制阀和第二控制阀；所述三通阀与所述加湿器的进气端之间设置有第一控制阀，所述第四管道上设置有第二控制阀。

3.如权利要求2所述的一种氢燃料电池混合加湿装置，其特征在于：所述一种氢燃料电池混合加湿装置还包括空气流量计、温湿度传感器；所述空气流量计设置于所述第一管道上，用于检测进入空压机的空气流量；所述温湿度传感器设置于第五管道上，用于检测进入电堆的空气的温度和湿度。

4.如权利要求1所述的一种氢燃料电池混合加湿装置，其特征在于：所述加湿器的排气端通过排气管与外界接通。

5.如权利要求4所述的一种氢燃料电池混合加湿装置，其特征在于：排气管上设置有排气阀，用于排放尾气。

6.如权利要求3所述的一种氢燃料电池混合加湿装置，其特征在于：所述空气流量计、所述温湿度传感器、所述第一控制阀的控制端和所述第二控制阀的控制端分别与电堆的控制器FCU电性连接。

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