CN218677223U - 一种可变增湿系统、燃料电池及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及增湿系统技术领域，公开了一种可变增湿系统、燃料电池及车辆，包括电堆及电堆的空气进口、空气出口，所述可变增湿系统还包括：引射器、分水器与雾化装置，所述雾化装置两端分别与所述引射器、所述分水器连接，所述引射器设置在电堆的空气进口处，所述分水器设置在电堆的空气出口处。提供一种可变增湿系统，既满足了燃料电池在不同工况下对增湿度的需求，又能够解决增湿器寿命不足、故障率高、成本高、工艺复杂、清洁难度大、体积大的问题，同时利用排出的液态水进行增湿，可以减少电堆的吹扫时间，防止液态水进入电堆。

Description

一种可变增湿系统、燃料电池及车辆

技术领域

本实用新型涉及增湿系统技术领域，特别涉及一种可变增湿系统、燃料电池及车辆

背景技术

燃料电池凭借续航里程长、燃料加注速度以及载重能力强等优势，在大型车辆、商用车等大功率领域的应用趋势越来越明显。为保证燃料电池系统的高功率输出，需要为燃料电池提供合适的湿度，且燃料电池的不同工况点、不同功率的燃料电池对湿度要求均不一样，所以就导致不同功率的燃料电池发动机都需要定制开发增湿器。

现有市场上使用最多的增湿器为膜管物理增湿器，通过电堆出口的水蒸气利用膜管的透水不透气的原理给干空气增湿，但此类增湿器往往有下述缺点：

1、随着燃料电池发动机功率越来越大，增湿器的体积也越来越大，质量同样越来越重；

2、增湿器的使用寿命和膜管材料强度息息相关，目前市场上的增湿器寿命满足不了燃料电池要求的寿命；

3、故障率高，容易出现膜管断裂，导致增湿器产生内漏现象；

4、制作成本高，膜管材料复杂，开发成本较高；

5、生成周期长且生成工艺复杂，现有增湿器端面封装常采用树脂灌封，树脂固化周期长；

6、增湿器清洁度难以控制，增湿器在切除多余膜管和灌封树脂时会有多余粉末进入到膜管内部，导致无法完全清洁，同时在性能上，无法实现可变增湿。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型的目的是提出一种可变增湿系统、燃料电池及车辆，解决燃料电池现有增湿器在不同工况下无法实现可变增湿、寿命不足、故障率高、成本高、工艺复杂、清洁难度、体积大等问题。

本实用新型的技术方案如下：

本实用新型提供了一种可变增湿系统，包括电堆及电堆的空气进口、空气出口，所述可变增湿系统还包括：引射器、分水器与雾化装置，所述雾化装置两端分别与所述引射器、所述分水器连接，所述引射器设置在电堆的空气进口处，所述分水器设置在电堆的空气出口处。

进一步地，所述雾化装置包括储水箱、水泵、雾化喷嘴与雾化箱，所述分水器、储水箱、水泵、雾化喷嘴、雾化箱和引射器依次连接，所述雾化箱还与所述储水箱连接。

进一步地，所述雾化箱包括雾化腔和回液腔，所述雾化腔位于回液腔上方，所述雾化腔分别与雾化喷嘴、引射器连接，所述回液腔与储水箱连接。

进一步地，所述可变增湿系统还包括尾排节气门，所述尾排节气门设置在所述分水器及电堆之间的连接管路上。

进一步地，所述可变增湿系统还包括膨胀机，所述膨胀机与所述分水器连接。

进一步地，所述可变增湿系统还包括空滤、流量计、空压机、控制阀及中冷器，所述空滤、流量计、空压机、控制阀及中冷器依次连接，所述中冷器与所述引射器连接。

本实用新型提供了一种燃料电池，所述燃料电池包括上述任一项所述可变增湿系统。

本实用新型还提供了一种车辆，所述车辆包括上述所述燃料电池。

本实用新型的有益效果至少包括：提供一种可变增湿系统，既满足了燃料电池在不同工况下对增湿度的需求，又能够解决增湿器寿命不足、故障率高、成本高、工艺复杂、清洁难度大、体积大的问题，同时利用排出的液态水进行增湿，可以减少电堆的吹扫时间，防止液态水进入电堆。

附图说明

图1为本实用新型实施例1提供的一种可变增湿系统的结构组成示意图。

其中：

1-电堆；2-引射器；3-尾排节气门；4-分水器；5-储水箱；6-水泵；7-雾化喷嘴；8-雾化箱；801-雾化腔；802-回液腔；9-膨胀机；10-空滤；11-流量计；12-空压机；13-控制阀；14-中冷器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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1

结合图1所示，本实施例提供了本实用新型提供了一种可变增湿系统，包括电堆1及电堆1的空气进口、空气出口，所述可变增湿系统还包括：引射器2、分水器4与雾化装置，所述雾化装置两端分别与所述引射器2、所述分水器4连接，所述引射器2设置在电堆1的空气进口处，所述分水器4设置在电堆1的空气出口处。

进一步地，所述雾化装置包括储水箱5、水泵6、雾化喷嘴7与雾化箱8，所述分水器4、储水箱5、水泵6、雾化喷嘴7、雾化箱8和引射器2依次连接，所述雾化箱8还与所述储水箱5连接。

进一步地，所述雾化箱8包括雾化腔801和回液腔802，所述雾化腔801位于回液腔802上方，所述雾化腔801分别与雾化喷嘴7、引射器2连接，所述回液腔802与储水箱5连接。

进一步地，所述可变增湿系统还包括尾排节气门3，所述尾排节气门3设置在所述分水器4及电堆1之间的连接管路上。

进一步地，所述可变增湿系统还包括膨胀机9，所述膨胀机9与所述分水器4连接。

进一步地，所述可变增湿系统还包括空滤10、流量计11、空压机12、控制阀13及中冷器14，所述空滤10、流量计11、空压机12、控制阀13及中冷器14依次连接，所述中冷器14与所述引射器2连接。

空压机与膨胀机之间还设置有一水泵，流量计上含有环境温度测点，膨胀机连接混排气体出口。

实施例2

结合实施例1所示，本实施例提供了一种可变增湿方法，通过上述任一项所述可变增湿系统实现可变增湿，包括以下步骤：

通过分水器将电堆空气出口的饱和水蒸汽分离成空气和液态水，空气流入膨胀机，液态水流入储水箱；

调节水泵的转速对储水箱内的液态水施加压力，实现控制雾化箱内的雾化水含量；

再通过引射器的吸力将雾化水吸入电堆空气进口处，和干空气混合，实现干空气加湿。

进一步地，所述调节水泵的转速对储水箱内的液态水施加压力，实现控制雾化箱内的雾化水含量包括：

通过雾化喷嘴对液体水进行雾化，得到雾化水，存储到雾化箱内。

雾化水杯吸入电堆空气进口处于干空气进行混合，实现对干空气的加湿，雾化箱内未被使用的水汽液化后流至回液腔内，通过回液腔流回储水箱中，实现液态水循环再利用的功能，起到环保的作用。

实施例3

本实施例提供了一种燃料电池，所述燃料电池包括实施例1中任一项所述可变增湿系统。

实施例4

本实施例提供了一种车辆，所述车辆包括实施例3中所述燃料电池。

通过上述实施例，本实用新型提供的一种可变增湿系统，既满足了燃料电池在不同工况下对增湿度的需求，又能够解决增湿器寿命不足、故障率高、成本高、工艺复杂、清洁难度大、体积大的问题，同时利用排出的液态水进行增湿，可以减少电堆的吹扫时间，防止液态水进入电堆。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种可变增湿系统，包括电堆及电堆的空气进口、空气出口，其特征在于：所述可变增湿系统还包括：引射器、分水器与雾化装置，所述雾化装置两端分别与所述引射器、所述分水器连接，所述引射器设置在电堆的空气进口处，所述分水器设置在电堆的空气出口处。

2.根据权利要求1所述的一种可变增湿系统，其特征在于：所述雾化装置包括储水箱、水泵、雾化喷嘴与雾化箱，所述分水器、储水箱、水泵、雾化喷嘴、雾化箱和引射器依次连接，所述雾化箱还与所述储水箱连接。

3.根据权利要求2所述的一种可变增湿系统，其特征在于：所述雾化箱包括雾化腔和回液腔，所述雾化腔位于回液腔上方，所述雾化腔分别与雾化喷嘴、引射器连接，所述回液腔与储水箱连接。

4.根据权利要求1所述的一种可变增湿系统，其特征在于：所述可变增湿系统还包括尾排节气门，所述尾排节气门设置在所述分水器及电堆之间的连接管路上。

5.根据权利要求1所述的一种可变增湿系统，其特征在于：所述可变增湿系统还包括膨胀机，所述膨胀机与所述分水器连接。

6.根据权利要求1所述的一种可变增湿系统，其特征在于：所述可变增湿系统还包括空滤、流量计、空压机、控制阀及中冷器，所述空滤、流量计、空压机、控制阀及中冷器依次连接，所述中冷器与所述引射器连接。

7.一种燃料电池，其特征在于：所述燃料电池包括权利要求1-6任一项所述可变增湿系统。

8.一种车辆，其特征在于：所述车辆包括权利要求7所述燃料电池。

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