CN217822887U - 燃料电池的空气循环系统、燃料电池和机械设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及燃料电池领域，提供了一种燃料电池的空气循环系统、燃料电池和机械设备，包括第一换热设备、空气压缩设备和可变截面膨胀设备，第一换热设备的第一主管路分别与空气压缩设备、电堆的入口连通，第一换热设备的第一冷却管路分别与电堆的出口、可变截面膨胀机连通，本申请基于电堆出口的空气温度低于空气压缩设备出口的空气温度的特点，利用空气循环路径中不同位置的空气温差进行换热，能够在一定程度上降低进入电堆的空气的温度，进而有效降低空气降温过程中所需的电能，提高燃料电池的整体效率。另一方面，换热过程中升高了可变截面膨胀机的入口气体的温度，有助于提高可变截面膨胀机的工作效率。

Description

燃料电池的空气循环系统、燃料电池和机械设备

技术领域

本申请涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池的空气循环系统、燃料电池和机械设备。

背景技术

燃料电池是将燃料和氧化剂的化学能通过电极反应直接转换成电能的装置。燃料电池在发电过程中，需要通过空气压缩设备向电堆的阴极侧输入满足压力要求的空气，但是，空气压缩设备输出的空气由于经过压缩往往温度较高，通常可达到120-180℃，难以满足电堆的温度要求，因此需要在空气进入电堆之前对空气进行降温。

现有技术中，采用大功率的水空中冷器对空气压缩设备输出的空气进行降温，但是水空中冷器所产生的功耗较大，一般占燃料电池中所有辅助设备功耗的80％左右。目前趋势为使用带能量回收的膨胀机方案对能量进行回收，以平衡整体功耗，但其回收效率较低，一般仅能达到20％。因此，如何降低空气降温的过程中产生的功耗，提高燃料电池的能量回收效率，是迫切需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请致力于提供一种燃料电池的空气循环系统、燃料电池和机械设备，以降低空气降温的过程中产生的功耗，提高燃料电池的能量回收效率。

本申请一方面提供了一种燃料电池的空气循环系统，包括：第一换热设备、空气压缩设备和可变截面膨胀机；

所述第一换热设备包括第一主管路和第一冷却管路；

所述第一主管路的输入端与所述空气压缩设备连通，所述第一主管路的输出端与电堆的入口连通；

所述第一冷却管路的输入端与所述电堆的出口连通，所述第一冷却管路的输出端与所述可变截面膨胀机的输入端连通。

进一步的，以上所述的系统，还包括第二换热设备；

所述第二换热设备包括第二主管路和第二冷却管路；

所述第二主管路的输入端与所述第一主管路的输出端连通，所述第二主管路的输出端与所述电堆的入口连通；

所述第二冷却管路与换热介质循环设备连通。

进一步的，以上所述的系统，还包括气液分离设备；

所述气液分离器设备的输入端与所述电堆的出口连通，所述气液分离器设备的第一输出端与所述第一冷却管路的输入端连通；

其中，所述气液分离器设备的第一输出端用于输出分离后的气体。

进一步的，以上所述的系统，还包括消音设备；

所述气液分离器设备的第二输出端，和/或，所述可变截面膨胀机的输出端，与所述消音设备连通；

其中，所述气液分离器设备的第二输出端用于输出分离后的液体。

进一步的，以上所述的系统，还包括入堆温度检测设备；

所述入堆温度检测设备设置于所述电堆的入口处。

进一步的，以上所述的系统，还包括压力检测设备；

所述压力检测设备设置于所述空气压缩设备与所述可变截面膨胀机之间的空气循环路径上。

进一步的，以上所述的系统，还包括出堆温度检测设备；

所述出堆温度检测设备设置于所述电堆的出口处。

进一步的，以上所述的系统，还包括过滤设备和/或流量检测设备；

所述过滤设备设置于所述空气压缩设备的入口处；

所述流量检测设备设置于所述空气压缩设备和所述过滤设备之间。

本申请另一方面提供了一种燃料电池，包括电堆和以上任一项所述的燃料电池的空气循环系统；

所述燃料电池的空气循环系统中第一换热设备的第一主管路输出端与电堆的入口连通；所述燃料电池的空气循环系统中第一换热设备的第一冷却管路输入端与所述电堆的出口连通。

本申请另一方面提供了一种机械设备，包括用电负载和以上任一项所述的燃料电池，所述用电负载与所述燃料电池的电堆的供电端口相连。

本申请提供的燃料电池的空气循环系统、燃料电池和机械设备，包括第一换热设备、空气压缩设备和可变截面膨胀设备，第一换热设备的第一主管路分别与空气压缩设备、电堆的入口连通，第一换热设备的第一冷却管路分别与电堆的出口、可变截面膨胀机连通，本申请基于电堆出口的空气温度低于空气压缩设备出口的空气温度的特点，利用空气循环路径中不同位置的空气温差进行换热，能够在一定程度上降低进入电堆的空气的温度，进而有效降低空气降温过程中产生的功耗，提高燃料电池的整体效率。而且，在低温启动时，电堆输出的带有反应温度的空气会升高第一冷却管路中空气的温度，进而通过换热升高第一主管路中空气的温度，有效提高电堆的入口气体的温度，缩短冷启动的时间。

另一方面，换热过程中升高了可变截面膨胀机的入口气体的温度，有助于提高可变截面膨胀机的工作效率，进而提高能量回收效率。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的燃料电池的空气循环系统的结构示意图。

图2为本申请另一实施例提供的燃料电池的空气循环系统结构示意图。

图3为本申请另一实施例提供的燃料电池的空气循环系统结构示意图。

图4为本申请另一实施例提供的燃料电池的空气循环系统结构示意图。

图5为本申请另一实施例提供的燃料电池的空气循环系统结构示意图。

图6为本申请一实施例提供的燃料电池的结构示意图。

图7为本申请一实施例提供的机械设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

燃料电池在发电过程中，一般将氢气通入燃料电池的电堆的正极，将空气通入电堆的负极，氢气和空气中的氧气在电堆中发生化学反应从而将化学能转换成电能。为了保证电堆中的化学反应能够顺利进行，通入电堆负极的空气的温度和压力均需要满足一定的要求。目前一般采用空气压缩设备对空气进行压缩，以使通入电堆负极的空气满足压力要求。但是，空气压缩设备输出的空气由于经过压缩处理，往往温度较高，通常可达到120-180℃，难以满足温度要求，因此需要在空气进入电堆之前对空气进行降温。

现有技术中，采用大功率的水空中冷器对进入电堆的空气进行降温，水空中冷器所产生的功耗较大，一般占燃料电池中所有辅助设备功耗的80％左右；而且，目前采用带能量回收的膨胀机方案对能量进行回收，但其回收效率较低，一般仅能达到20％。

综上所述，现有技术中燃料电池的功耗高，能量回收效率低。基于此，本申请提供了一种燃料电池的空气循环系统、燃料电池和机械设备，以降低空气降温过程中的功耗，提高燃料电池的能量回收效率。

图1所示为本申请一实施例提供的燃料电池的空气循环系统的结构示意图。如图1所示，本实施例的燃料电池的空气循环系统，包括第一换热设备10、空气压缩设备11和可变截面膨胀机12。

空气压缩设备11用于对空气进行压缩，以使空气压缩设备11输出的空气满足电堆的压力要求。空气压缩设备11输出的空气由于经过压缩处理，温度较高，因此需要将空气压缩设备11输出的空气通入第一换热设备10进行降温处理，以使空气压缩设备11输出的空气满足电堆压力要求的同时满足电堆的温度要求。

如图1所示，第一换热设备10包括第一主管路101和第一冷却管路102。第一主管路101用于输送空气，即，将空气压缩设备11输出的空气输送到电堆20的入口。第一冷却管路102用于输送换热介质，第一冷却管路102中的换热介质与第一主管路101中的空气进行热交换，降低第一主管路101中空气的温度，以使第一主管路101输出的空气满足电堆的温度要求。

第一主管路101的输入端与空气压缩设备11连通，第一主管路101的输出端与电堆20的入口连通，以便于将空气压缩设备11输出的空气输送到电堆20的入口。

第一冷却管路102的输入端与电堆20的出口连通。以便于通过电堆20出口输出的空气作为换热介质，降低第一主管路101中空气的温度。具体的，空气通过电堆20的入口进入电堆后，空气中的部分氧气参与电堆中的化学反应，将化学能转换为电能，剩余的空气通过电堆20的出口输出。由于空气在输送过程中会进行热交换，电堆20出口输出的空气的温度降低。一般情况下，电堆20的出口空气温度为80℃左右，而空气压缩设备输出的空气温度通常可达到120-180℃，因此可以将第一冷却管路102的输入端与电堆20的出口连通，使用电堆20出口输出的空气与空气压缩设备11输出的空气进行热交换，也就是使用电堆20出口输出的空气与第一主管路101中的空气进行热交换，降低第一主管路101中空气的温度，以使第一主管路101输出的空气满足电堆的温度要求。

第一冷却管路102的输出端与可变截面膨胀机12的输入端连通，以便于将第一冷却管路102中的空气输送至可变截面膨胀机12，进行能量回收。具体的，第一冷却管路102输出的空气在可变截面膨胀机12中膨胀产生机械能，由于可变截面膨胀机12与空气压缩设备11同轴连接，可变截面膨胀机12中产生的机械能驱动空气压缩设备11做功进行空气压缩，实现能量回收。

本实施例中，第一冷却管路102中的空气为电堆20出口输出的空气，使用电堆20出口输出的空气与第一主管路101中的空气进行热交换的过程中，第一主管路101中空气的温度降低，同时第一冷却管路102中的空气温度升高。相对于直接将电堆20出口输出的空气通入膨胀机12进行能量回收的方案，本实施例将电堆20出口输出的空气与空气压缩设备11输出的高温空气进行热交换后得到的高温空气通入可变截面膨胀机12进行能量回收，有效升高了可变截面膨胀机12的入口气体的温度，有助于提高可变截面膨胀机12的工作效率，进而提高能量回收率，减少功耗。

本实施例中，采用可变截面膨胀机12，可以不必设置背压阀，通过调整可变截面膨胀机12的可变截面面积实现调整背压阀的功能，改变空气循环路径的压力。具体的，若需要增大空气循环路径的压力，可以调整可变截面膨胀机12的叶轮角度，减小可变截面膨胀机12的截面面积；若需要减小大空气循环路径的压力，可以调整可变截面膨胀机12的叶轮角度，增大可变截面膨胀机12的截面面积。本实施例中利用可变截面膨胀机12调整空气循环路径的压力，不需要设置背压阀，不仅有效节约成本，而且能够节约背压阀带来的能耗。

在实际的生产作业过程中，本领域的技术人员可以根据实际情况选择第一换热设备10、空气压缩设备11和可变截面膨胀机12的具体种类和规格，本实施例不做限定。示例性的，第一换热设备10用于实现空气与空气之间的换热，因此第一换热设备10可以采用空空中冷器。

本实施例提供的燃料电池的空气循环系统，基于电堆20出口的空气温度低于空气压缩设备11出口的空气温度的特点，利用空气循环路径中不同位置的空气温差进行换热，能够在一定程度上降低进入电堆20的空气的温度，进而有效降低空气降温过程中所需的电能，提高燃料电池的整体效率。另一方面，换热过程中升高了可变截面膨胀机12的入口气体的温度，有助于提高可变截面膨胀机12的工作效率。

进一步的，燃料电池在低温状态下运行时，由于环境温度较低导致第一主管路101中的空气温度较低，而电堆20中的化学反应是放热的反应，反而会升高第一冷却管路102中空气的温度。第一换热设备10中第一冷却管路102中空气的温度高于第一主管路101中空气的温度，此时第一冷却管路102中的空气与第一主管路101中的空气进行换热，能够升高第一主管路101中空气的温度，进而提高了电堆20的入口气体的温度，缩短冷启动的时间。

在另外一个可选的实施例中，如图2所示，以上实施例的燃料电池的空气循环系统还包括第二换热设备13。具体的，有些燃料电池电堆20的空气入口要求更低的温度，单独设置第一换热设备10对空气进行换热，得到的空气温度可能无法达到电堆的温度要求。因此，本实施例中设置第二换热设备13，在以上实施例的第一换热设备10的后级再进行一次换热。

第二换热设备13包括第二主管路131和第二冷却管路132。第二主管路131用于输送空气，即，将第一主管路101输出的空气输送到电堆20的入口。第二冷却管路132用于输送换热介质，第二冷却管路132中的换热介质与第二主管路131中的空气进行热交换，降低第二主管路131中空气的温度，以使第二主管路131输出的空气满足电堆20的温度要求。

第二主管路131的输入端与第一主管路101的输出端连通，第二主管路131的输出端与电堆20的入口连通，以便于将与第一主管路101输出的空气输送到电堆20的入口。

第二冷却管路132与换热介质循环设备Q连通。以便于通过换热介质，降低第二主管路131中空气的温度。本实施例中换热介质循环设备Q所提供的换热介质，为任何能够通过热交换降低第二主管路131中的空气温度的物质。例如，水、氟利昂和空气等。示例性的，若采用水作为换热介质与第二主管路131中的空气进行热交换，第二换热设备13可以采用水空中冷器，换热介质循环设备Q可以采用具备冷却功能的水循环系统。

本实施例中，在以上实施例的第一换热设备10的后级连接第二换热设备13进一步降低空气的温度，保证空气温度符合电堆20的温度要求。而且，相对于仅通过第二换热设备13降低空气温度的方案，本实施例中由于第一换热设备10已经进行了换热，减小了第二换热设备13的工作压力，能够有效降低第二换热设备13的功耗，而且可以采用小体积的第二换热设备13即可满足换热需求，有效节约成本。示例性的，若采用水作为换热介质与第二主管路131中的空气进行热交换，本实施中第一换热设备10已经进行了一次换热，进而降低换热介质循环设备Q中水泵的功耗。

在另外一个可选的实施例中，如图3所示，以上实施例的燃料电池的空气循环系统还包括气液分离设备14。气液分离器设备14的输入端与电堆20的出口连通，用于滤除电堆20输出的空气中的水分，气液分离器设备14通过第一输出端将滤除水分之后的空气输出，通过第二输出端将水分输出。

本实施例中，气液分离器设备14的第一输出端与以上实施例的第一冷却管路101的输入端连通。滤除水分之后的空气通过第一冷却管路101换热后输入至可变截面膨胀机12中，避免空气中的水分腐蚀可变截面膨胀机12的叶轮，提高可变截面膨胀机12的使用寿命。而且，本实施例进行气液分离后，燃料电池尾排空气中的水分有效降低，在低温运行的状态下，能够有效改善尾排凝雾问题。

此外，还可以设置具备抗腐蚀功能的可变截面膨胀机12，这样即使不设置气液分离设备，可变截面膨胀机12的叶轮也不会被腐蚀，进而提高可变截面膨胀机12的使用寿命。

进一步的，如图3所示，以上实施例的燃料电池的空气循环系统还包括消音设备15。其中，气液分离器设备14的第二输出端，和/或，可变截面膨胀机12的输出端，与消音设备连通。

具体的，气液分离器设备14的第二输出端输出的气体和可变截面膨胀机12的输出端输出的气体是燃料电池的尾排中主要的部分。由于气液分离器设备14的第二输出端输出的气体和可变截面膨胀机12的输出端输出的气体均具有一定的流速和压力，导致尾排的噪音较大。本实施例，将气液分离器设备14的第二输出端，和/或，可变截面膨胀机12的输出端，与消音设备15连通，进而减小尾排噪音。

示例性的，可以将气液分离器设备14的第二输出端，和可变截面膨胀机12的输出端均与消音设备15连通，以减小尾排噪音。

在另外一个可选的实施例中，如图4所示，以上实施例的燃料电池的空气循环系统还包括入堆温度检测设备T1。入堆温度检测设备T1可以设置于电堆20的入口处，用于检测电堆入口温度，当电堆入口温度在对应的预设温度范围外后，可以适应性调节第二换热设备13的换热量，以使电堆入口温度恢复至对应的预设温度范围内。

示例性的，用户可以关注电堆入口温度，当电堆入口温度在对应的预设温度范围外后，可以手动调节第二换热设备13的换热量，以使电堆入口温度恢复至对应的预设温度范围内。例如，若电堆入口温度超过预设温度范围的上限值，可以手动调整第二冷却管路132的阀门，增大第二冷却管路132中换热介质的流量，以使电堆入口温度恢复至对应的预设温度范围内；若电堆入口温度小于预设温度范围的下限值，可以手动调整第二冷却管路132的阀门，减小第二冷却管路132中换热介质的流量，以使电堆入口温度恢复至对应的预设温度范围内。

示例性的，入堆温度检测设备T1可以使用温度传感器，其具体规格型号本领域的技术人员可以根据实际工况进行选择，本实施例不做限定。

本实施例中，设置有入堆温度检测设备T1可以实时检测电堆入口温度，避免电堆入口温度过高或者过低，影响电堆20中化学反应的进行，保证发电效率。

进一步的，如图4所示，以上实施例的燃料电池的空气循环系统还包括压力检测设备T2。压力检测设备T2设置于电堆20的入口处，如图4所示。压力检测设备T2用于检测电堆入口压力，当电堆入口压力在对应的预设压力范围外后，可以适应性调节可变截面膨胀机12的截面面积，以使上述电堆入口压力恢复至对应的预设压力范围内。

示例性的，用户可以关注电堆入口压力，当电堆入口压力在对应的预设压力范围外后，可以调整可变截面膨胀机12的截面面积，以使电堆入口压力恢复至对应的预设压力范围内。例如，若电堆入口压力超过预设压力范围的上限值，可以增大可变截面膨胀机12的截面面积，以便电堆入口压力恢复至对应的预设压力范围内；若电堆入口压力小于预设压力范围的下限值，可以减小可变截面膨胀机12的截面面积，以使电堆入口压力恢复至对应的预设压力范围内。

示例性的，压力检测设备T2可以使用压力传感器，其具体规格型号本领域的技术人员可以根据实际工况进行选择，本实施例不做限定。

本实施例中，设置有压力检测设备T2可以实时检测电堆入口压力，避免电堆入口压力过高或者过低，影响电堆中化学反应的进行，保证发电效率。

进一步的，如图4所示，以上实施例的燃料电池的空气循环系统还包括出堆温度检测设备T3。出堆温度检测设备T3可以设置于电堆20的出口处，用于检测电堆出口温度，当电堆出口温度在对应的预设温度范围外后，可以适应性调节第二换热设备13的换热量，以使电堆出口温度恢复至对应的预设温度范围内。

示例性的，用户可以关注电堆出口温度，当电堆入口温度在对应的预设温度范围外后，可以手动调节第二换热设备13的换热量，以使电堆出口温度恢复至对应的预设温度范围内。例如，若电堆出口温度超过预设温度范围的上限值，可以手动调整第二冷却管路132的阀门，增大第二冷却管路132中换热介质的流量，以使电堆出口温度恢复至对应的预设温度范围内；若电堆出口温度小于预设温度范围的下限值，可以手动调整第二冷却管路132的阀门，减小第二冷却管路132中换热介质的流量，以使电堆出口温度恢复至对应的预设温度范围内。

示例性的，出堆温度检测设备T3可以使用温度传感器，其具体规格型号本领域的技术人员可以根据实际工况进行选择，本实施例不做限定。

本实施例中，设置有出堆温度检测设备T3可以实时检测电堆出口温度，避免电堆出口温度过高或者过低，影响电堆中化学反应的进行，保证发电效率。

在另外一个可选的实施例中，如图5所示，以上实施例的燃料电池的空气循环系统还包括过滤设备16。过滤设备16设置于空气压缩设备11的入口处，用于滤除空气中的灰尘杂质，保证燃料电池的工作效率。

进一步的，如图5所示，以上实施例的燃料电池的空气循环系统还包括流量检测设备T4。流量检测设备T4设置于空气压缩设备11和过滤设备16之间，用于检测进入电堆的空气的流量，当进入电堆的空气流量在对应的预设流量范围外后，可以适应性调节空气压缩设备11的转速，以使空气流量恢复至对应的预设流量范围内。

示例性的，用户可以关注进入电堆20的空气流量，当该空气流量在对应的预设流量范围外后，可以手动调节空气压缩设备11的转速，以使空气流量恢复至对应的预设流量范围内。例如，若进入电堆20的空气流量超过预设流量范围的上限值，可以手动调整以降低空气压缩设备11的转速，以使空气流量恢复至对应的预设流量范围内；若进入电堆20的空气流量小于预设流量范围的下限值，可以手动调整以升高空气压缩设备11的转速，以使空气流量恢复至对应的预设流量范围内。

示例性的，流量检测设备T4可以使用流量计，其具体规格型号本领域的技术人员可以根据实际工况进行选择，本实施例不做限定。

本实施例中，设置有流量检测设备T4可以实时检测进入电堆的空气流量，避免空气流量过高或者过低，影响电堆中化学反应的进行，保证发电效率。

在另外一个可选的实施例中，如图6所示，本实施例还提供了一种燃料电池，包括电堆20和以上实施例的燃料电池的空气循环系统21。

具体的，燃料电池的空气循环系统中第一换热设备10的第一主管路101输出端与电堆20的入口连通；燃料电池的空气循环系统中第一换热设备10的第一冷却管路102输入端与电堆20的出口连通。

在另外一个可选的实施例中，如图7所示，本实施例还提供了一种机械设备，包括用电负载30和以上实施例的燃料电池31，用电负载30与燃料电池31的电堆的供电端口相连。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

应当理解，本申请实施例描述中所用到的限定词“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”和“第六”仅用于更清楚的阐述技术方案，并不能用于限制本申请的保护范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (10)

1.一种燃料电池的空气循环系统，其特征在于，包括：第一换热设备、空气压缩设备和可变截面膨胀机；

所述第一换热设备包括第一主管路和第一冷却管路；

所述第一主管路的输入端与所述空气压缩设备连通，所述第一主管路的输出端与电堆的入口连通；

所述第一冷却管路的输入端与所述电堆的出口连通，所述第一冷却管路的输出端与所述可变截面膨胀机的输入端连通。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括第二换热设备；

所述第二换热设备包括第二主管路和第二冷却管路；

所述第二主管路的输入端与所述第一主管路的输出端连通，所述第二主管路的输出端与所述电堆的入口连通；

所述第二冷却管路与换热介质循环设备连通。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，还包括气液分离设备；

所述气液分离器设备的输入端与所述电堆的出口连通，所述气液分离器设备的第一输出端与所述第一冷却管路的输入端连通；

其中，所述气液分离器设备的第一输出端用于输出分离后的气体。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括消音设备；

所述气液分离器设备的第二输出端，和/或，所述可变截面膨胀机的输出端，与所述消音设备连通；

其中，所述气液分离器设备的第二输出端用于输出分离后的液体。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括入堆温度检测设备；

所述入堆温度检测设备设置于所述电堆的入口处。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括压力检测设备；

所述压力检测设备设置于所述空气压缩设备与所述可变截面膨胀机之间的空气循环路径上。

7.根据权利要求1或5所述的系统，其特征在于，还包括出堆温度检测设备；

所述出堆温度检测设备设置于所述电堆的出口处。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括过滤设备和/或流量检测设备；

所述过滤设备设置于所述空气压缩设备的入口处；

所述流量检测设备设置于所述空气压缩设备和所述过滤设备之间。

9.一种燃料电池，其特征在于，包括电堆和权利要求1-8任一项所述的燃料电池的空气循环系统；

所述燃料电池的空气循环系统中第一换热设备的第一主管路输出端与电堆的入口连通；所述燃料电池的空气循环系统中第一换热设备的第一冷却管路输入端与所述电堆的出口连通。

10.一种机械设备，其特征在于，包括用电负载和权利要求9所述的燃料电池，所述用电负载与所述燃料电池的电堆的供电端口相连。

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