CN114142064A - 一种燃料电池增湿***、燃料电池*** - Google Patents

一种燃料电池增湿***、燃料电池*** Download PDF

Info

Publication number
CN114142064A
CN114142064A CN202111486466.3A CN202111486466A CN114142064A CN 114142064 A CN114142064 A CN 114142064A CN 202111486466 A CN202111486466 A CN 202111486466A CN 114142064 A CN114142064 A CN 114142064A
Authority
CN
China
Prior art keywords
branch pipe
compressed gas
water
fuel cell
vortex
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111486466.3A
Other languages
English (en)
Inventor
张亮
王海峰
袁蕴超
郑进健
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Fengyuan Hydrogen Energy Technology Co ltd
Original Assignee
Zhejiang Fengyuan Hydrogen Energy Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang Fengyuan Hydrogen Energy Technology Co ltd filed Critical Zhejiang Fengyuan Hydrogen Energy Technology Co ltd
Priority to CN202111486466.3A priority Critical patent/CN114142064A/zh
Publication of CN114142064A publication Critical patent/CN114142064A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04126—Humidifying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04492—Humidity; Ambient humidity; Water content
    • H01M8/045—Humidity; Ambient humidity; Water content of anode reactants at the inlet or inside the fuel cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04492—Humidity; Ambient humidity; Water content
    • H01M8/04507—Humidity; Ambient humidity; Water content of cathode reactants at the inlet or inside the fuel cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H01M8/04753—Pressure; Flow of fuel cell reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04828—Humidity; Water content
    • H01M8/04835—Humidity; Water content of fuel cell reactants
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明关于一种燃料电池增湿***、燃料电池***；其中，燃料电池增湿***包括箱体、双流体喷射器、压缩气体管路。双流体喷射器安装在箱体内；双流体喷射器具有进气口、进水口；双流体喷射器用于将进水和进气混合后喷射到箱体内；压缩气体管路包括进气管、第一支管、第二支管；进气管通过三通分别与第一支管和第二支管连通；第一支管用于将压缩气体直接输送至箱体内；第二支管与双流体喷射器的进气口连通。第一支管或第二支管上设置有气体流量调节装置，通过控制气体流量调节装置，对由进气管流向第一支管、第二支管的压缩气体流量进行调节，从而对箱体内的压缩气体的湿度进行调节。本发明用于以简单的结构实现对反应气体的湿度进行及时的调节。

Description

一种燃料电池增湿***、燃料电池***
技术领域
本发明涉及一种燃料电池技术领域，特别是涉及一种燃料电池增湿***、燃料电池***。
背景技术
质子交换膜电池是一种通过与氧或其它氧化剂进行化学反应将燃料的化学能转化为电能的发电***。在质子交换膜燃料电池工作时，电池中的质子都是要通过质子交换膜传导；具体地说，是以一种水合质子的方式进行质子传递，从而形成电流。因此，为了保证质子交换膜燃料电池能够正常工作，必须要使燃料电池的质子交换膜保持湿润。但是，在燃料电池工作过程中，会产生大量的热量，很容易将阴极区域产生的水汽化，由于反应气体的快速流动，会带走这些水分，使得燃料电池的膜电极失水导致燃料电池的内阻迅速增加，从而导致电池的性能急剧下降。因此，在反应气体参与反应前，需要对反应气体进行增湿处理。对质子交换膜增湿是质子交换膜燃料电池的关键技术。
目前，在燃料电池领域中，对反应气体进行增湿的方法主要有内增湿和外增湿两种方法。其中，内增湿方法就是将增湿***和燃料电池设计成一个整体，无需外加增湿装置，增湿可以认为是在电池的内部进行。这种增湿的方法可以减少质子交换膜电池的重量和体积；但是，这种增湿方法难以对反应气体进行湿度控制，如果增湿过量将会导致电堆被水淹没，从而使得电池的性能下降。外增湿就是在质子交换膜燃料电池外部配置一个增湿***，在反应气体进入燃料电池之前进行增湿；目前，采用外部增湿的方式有很多种，例如，超声波雾化增湿，中空纤维增湿法、鼓包式增湿法等；但是，这些设备往往结构复杂，成本较高，增湿效率不高且不能及时调节。
综上，目前亟需一种对反应气体的湿度进行及时调节的燃料电池增湿***。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种燃料电池增湿***、燃料电池***，主要目的在于以简单的结构实现对反应气体的湿度进行及时的调节。
为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
一方面，本发明的实施例提供一种燃料电池增湿***，其中，所述燃料电池增湿***包括：
箱体；
双流体喷射器，所述双流体喷射器安装在所述箱体内；且所述双流体喷射器具有进气口、进水口；其中，所述双流体喷射器用于将进水和进气混合后喷射到所述箱体内；
压缩气体管路，所述压缩气体管路包括进气管、第一支管、第二支管；其中，所述进气管安装在所述箱体的压缩气体进口处；其中，所述进气管通过三通分别与所述第一支管和第二支管连通；其中，所述第一支管用于将压缩气体直接输送至所述箱体内；所述第二支管与所述双流体喷射器的进气口连通；
其中，所述第一支管或第二支管上设置有气体流量调节装置，其中，通过控制所述气体流量调节装置，对由所述进气管流向所述第一支管的压缩气体流量、流向第二支管的压缩气体流量进行调节。
优选的，所述气体流量调节装置包括计量阀；优选的，所述气体流量调节装置安装在所述第一支管上。
优选的，所述箱体内安装有湿度传感器，用于实时检测所述箱体内的压缩气体的湿度；其中，所述湿度传感器用于连接控制***，将所述箱体内的压缩气体的实时湿度检测值反馈给控制***；控制***根据所述实时湿度检测值，发出指令，控制所述气体流量调节装置，调节由所述进气管流向所述第一支管、第二支管的压缩气体流量；优选的，所述控制***为燃料电池ECU；优选的，当所述箱体内的压缩气体的实时湿度检测值低于设定要求时，所述控制***控制所述气体流量调节装置，减小由所述进气管流向所述第一支管的压缩气体流量，增大由所述进气管流向所述第二支管的压缩气体流量；当所述箱体内的压缩气体的实时湿度检测值高于设定要求时，所述控制***控制所述气体流量调节装置，增大由所述进气管流向所述第一支管的压缩气体流量，减小由所述进气管流向所述第二支管的压缩气体流量；优选的，当所述气体流量调节装置包括计量阀时，所述控制***根据所述实时湿度检测值，增加或减小所述计量阀的驱动电流，来对由所述进气管流向所述第一支管的压缩气体流量、流向第二支管的压缩气体流量进行调节。优选的，所述箱体上设置有压缩气体出口；优选的，所述湿度传感器安装在所述箱体内的靠近所述压缩气体出口的位置处；优选的，所述压缩气体出口位于所述箱体的顶部。
较佳地，所述箱体内设置有储水空间；其中，所述双流体喷射器的进水口通过进水管路与所述储水空间连通；所述箱体上还设置有注水口，以通过所述注水口向所述储水空间内注水。
优选的，所述箱体内设置有隔板；其中，所述隔板将所述箱体分割成上部空间和下部空间；其中，所述下部空间为所述储水空间；所述双流体喷射器、压缩气体管路位于所述箱体的上部空间；其中，所述隔板上开设有进水孔；优选的，所述注水口位于所述箱体的顶部。
优选的，所述进水管路上设置有压缩泵，用于将所述储水空间内的水加压，通过进水管路输送到双流体喷射器的进水口；优选的，所述压缩泵设置在所述进水管路上的位于所述储水空间之内的一端上；优选的，所述进水管路上还设置有过滤器，用于对所述进水管路的进水进行过滤，以免杂质进入所述压缩泵的内部；优选的，所述进水管路上还设置有去离子器，优选的，所述去离子器位于所述储水空间之外。
优选的，所述储水空间内设置有液位传感器；其中，当所述储水空间内的液位低于下限液位时，所述液位传感器将信号反馈给控制***，所述控制***发出指令，通过所述注水口向所述储水空间注水；当所述储水空间内的液位高于上限液位时，所述液位传感器将信号反馈给控制***，所述控制***发出指令，停止通过所述注水口向所述储水空间注水；优选的，所述控制***为燃料电池ECU。
优选的，双流体喷射器包括：
涡流发生器，所述涡流发生器具有相对设置的第一端和第二端、以及位于所述第一端和第二端之间的中间部分；其中，所述涡流发生器上设置有气体通道，且所述气体通道从所述第一端的端部延伸至所述第二端的端部；所述气体通道上的位于所述第一端的部分作为所述双流体喷射器的进气口；
喷射器外壳，所述涡流发生器与所述喷射器外壳连接，且所述涡流发生器的中间部分、第二端位于所述喷射器外壳之内；所述涡流发生器的第二端的端部与所述喷射器外壳之间形成涡流腔，且所述喷射器外壳在与所述涡流腔对应的部分上设置有喷射孔；其中，所述双流体喷射器的进水口设置在所述喷射器外壳上；
其中，由所述双流体喷射器的进水口输入的进水，先进入由所述涡流发生器的中间部分和喷射器外壳之间形成的第一通道，再经过所述涡流发生器的第二端上的涡流形成结构，形成涡流，进入所述涡流腔内，在所述涡流腔内与由所述气体通道输入的压缩气体混合，最后以喷雾的形式从所述喷射孔喷到所述箱体内。
优选的，所述喷射器外壳为一端敞口的壳体结构；其中，所述涡流发生器的第一端上设置有连接部；其中，所述连接部连接在所述喷射器外壳的敞口端的端部上，以使所述涡流发生器的中间部分、第二端位于所述喷射器外壳内，使所述涡流发生器的第一端位于所述喷射器外壳之外。
优选的，所述涡流发生器的第二端依次设置成圆柱状结构和圆台状结构；其中，
所述圆柱状结构的外周上开设有至少一个切面部分；其中，所述圆柱状结构的外周上的非切面部分与所述喷射器外壳的内壁相贴，所述圆柱状结构的外周上的切面部分与所述喷射器外壳的内壁之间形成第二通道；其中，所述第二通道与所述第一通道直接连通；
所述圆台状结构的大端为所述圆柱状结构的远离所述中间部分的一端，所述圆台状结构的小端的端部为所述涡流发生器的第二端的端部；其中，所述圆台状结构上设置有涡流槽，且所述涡流槽的一端与所述第二通道直接连通，另一端与所述涡流腔连通；
其中，所述圆柱状结构上的切面部分和所述圆台状结构上的涡流槽构成所述涡流形成结构；
优选的，所述涡流槽内的进水流动路径，使得涡流槽的出水方向为与所述涡流发生器的第二端端部的圆形端面相切的方向。
优选的，所述切面部分为多个，均匀地分布在所述圆柱状结构的外周上。
优选的，所述涡流槽的数量与所述切面部分的数量一致，且一一对应。
另一方面，本发明实施例提供一种燃料电池***，其中，所述燃料电池包括上述任一项所述的燃料电池增湿***。
与现有技术相比，本发明的燃料电池增湿***、燃料电池***至少具有下列有益效果：
一方面，本发明实施例提供的燃料电池增湿***，通过设置一箱体，在箱体内安装双流体喷射器，以及设置了压缩气体管路，关键在于，使压缩气体管路包括进气管、第一支管、第二支管，使进气管通过三通分别与第一支管、第二支管连接，通过制气体流量调节装置控制由进气管流向第一支管、第二支管的压缩气体流量，进而实现对箱体内压缩气体湿度的调节(箱体内压缩气体由压缩气体出口排出后，作为燃料电池反应气体)。由此可见，本实施例提供的燃料电池增湿***的结构简单，只需要调节第一支管、第二支管中的压缩气体流量，即可实现对燃料电池的反应气体的湿度调节。
进一步地，本实施例提供的燃料电池增湿***，通过在箱体内安装湿度传感器，可以实时监控箱体内的压缩气体的湿度(即，反应气体的湿度)，并实时将检测值反馈给燃料电池ECU，燃料电池ECU通过增加或减小计量阀的驱动电流，调节由进气管流向第一支管的压缩气体流量、流向第二支管的压缩气体流量，进而将箱体内的压缩气体湿度调节在设定范围内，从而实现了对燃料电池反应气体的及时调节。
另外，本发明实施例提供的燃料电池增湿***，价格便宜、加工工艺简单；喷射雾化质量高且能够对喷雾湿度进行调节，所采用的双流体喷射器能够使压缩空气与进水充分混合增湿。
另一方面，本发明实施例提供的燃料电池***，其包括上述的燃料电池增湿***，因此，该燃料电池***具有上述任一项所述的有益效果，在此不一一赘述。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的实施例提供的一种燃料电池增湿***的结构示意图；
图2是本发明的实施例提供的一种双流体喷射器的结构剖视图；
图3是本发明的实施例提供的一种双流体喷射器的涡流发生器的轴测图；
图4是本发明的实施例提供的一种双流体喷射器的涡流发生器的主视图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
实施例1
一方面，如图1所示，本实施例提供一种燃料电池增湿***，其中，该燃料电池增湿***包括：箱体1、双流体喷射器4、压缩气体管路。其中，双流体喷射器4安装在箱体1内；且双流体喷射器4具有进气口、进水口；其中，双流体喷射器4用于将进水和进气混合后喷射到箱体1内。压缩气体管路包括进气管21、第一支管212、第二支管211；其中，进气管21安装在箱体1的压缩气体进口11处；其中，进气管21通过三通22分别与第一支管212和第二支管211连通；其中，第一支管212用于将压缩气体输送至箱体1内；第二支管211与双流体喷射器4的进气口连通。其中，第一支管212或第二支管211上设置有气体流量调节装置2121，其中，通过控制气体流量调节装置2121，对由进气管21流向第一支管212、第二支管211的压缩气体流量进行调节，从而对箱体1内的压缩气体的湿度进行调节。
在此，本实施例提供的燃料电池增湿***，通过设置一箱体1，在箱体1内安装双流体喷射器4，以及设置了压缩气体管路，压缩气体管路包括进气管21、第一支管212、第二支管211，关键在于，使进气管21通过三通22分别与第一支管212、第二支管211连接，并通过制气体流量调节装置2121控制由进气管21流向第一支管212、第二支管211的压缩气体流量，进而实现对箱体1内压缩气体湿度的调节(箱体1内压缩气体由压缩气体出口12排出后，作为燃料电池反应气体)。由此可见，本实施例提供的燃料电池增湿***的结构简单，只需要调节第一支管212、第二支管211中的压缩气体流量，即可实现对反应气体的湿度调节。
较佳地，气体流量调节装置2121包括计量阀；较佳地，气体流量调节装置2121安装在所述第一支管212上。
较佳地，本实施例及下述实施例中的双流体喷射器根据燃料电池的额定功率可以设定为1个或多个。
实施例2
较佳地，本实施例提供一种燃料电池增湿***，与上一实施例相比，如图1所示，本实施例进一步进行如下设计：
箱体1内安装有湿度传感器23，用于实时检测箱体1内的压缩气体的湿度；其中，湿度传感器23用于连接控制***，将箱体1内的压缩气体的实时湿度检测值反馈给控制***；控制***根据实时湿度检测值，发出指令，控制气体流量调节装置2121，调节由进气管21流向第一支管212、第二支管211的压缩气体流量。
较佳地，控制***为燃料电池ECU。
具体地，当箱体1内的压缩气体的实时湿度检测值低于设定要求时，控制***控制气体流量调节装置2121，减小由进气管21流向第一支管212的压缩气体流量(即，减小直接输入箱体1内的压缩气体流量)，增大由进气管21流向第二支管211的压缩气体流量(即，增大输送至双流体喷射器4的压缩气体流量)。当箱体1内的压缩气体的实时湿度检测值高于设定要求时，控制***控制气体流量调节装置2121，增大由进气管21流向第一支管212的压缩气体流量(即，增大直接输入箱体1内的压缩气体流量)，减小由进气管21流向第二支管212的压缩气体流量(即，减小输送至双流体喷射器4的压缩气体流量)。
较佳地，当气体流量调节装置2121包括计量阀时，控制***根据实时湿度检测值，增加或减小计量阀的驱动电流，来实现对由进气管21流向第一支管212、第二支管211的压缩气体流量的调节。例如，当气体流量调节装置2121设置在第一支管212上时：当湿度传感器检测到箱体内的压缩气体湿度较低时，燃料电池ECU发出指令，降低计量阀的驱动电流，使得通过第一支管212的压缩气体量减少，而从第二支管211流向双流体喷射器的压缩气体量增多，使得箱体内的压缩气体的湿度增加；反之，当监控到压缩气体湿度较高时，燃料电池ECU发出指令，增加计量阀的驱动电流，使得通过第一支管212的压缩气体量增加，而通过第二支管211流向双流体喷嘴喷射器的压缩气体量减少，使得箱体1内的压缩气体湿度降低。
在此，需要说明的是，本实施例及下述实施例提到的压缩气体主要是燃料电池的反应气体，如压缩空气。
较佳地，箱体1上设置有压缩气体出口12；其中，湿度传感器23安装在箱体1内的靠近压缩气体出口12的位置处；压缩气体出口12位于箱体1的顶部。
在此，本实施例提供的燃料电池增湿***，通过在箱体1内安装湿度传感器23，可以实时监控箱体1内的压缩气体的湿度(即，反应气体的湿度)，并实时将检测值反馈给燃料电池ECU，燃料电池ECU通过增加或减小计量阀的驱动电流，调节由进气管21流向第一支管212的压缩气体流量、流向第二支管211的压缩气体流量，进而将箱体1内的压缩气体湿度调节在设定范围内，从而实现了对燃料电池反应气体的及时调节。
实施例3
较佳地，本实施例提供一种燃料电池增湿***，与上述实施例相比，如图1所示，本实施例进一步进行如下设计：
本实施例的箱体1内设置有储水空间15；其中，双流体喷射器4的进水口通过进水管路31与储水空间15连通；箱体1上还设置有注水口13，以通过注水口13向储水空间15内注水。
较佳地，箱体1内设置有隔板14；其中，隔板14将箱体1分割成上部空间和下部空间；其中，下部空间为储水空间15。其中，双流体喷射器4、压缩气体管路位于箱体1的上部空间；其中，隔板14上开设有进水孔；优选的，注水口13位于箱体1的顶部。在此，需要说明的是：通过注水口13注水，水进入箱体1内，从隔板14上的进水孔流入储水空间15内。另外，由双流体喷射器4喷射出的水落在隔板14上后，会通过进水孔流回储水空间15。
在此需要说明的是：通过隔板14将箱体1内的储水空间与上部空间的压缩空气隔离，避免箱体1底部的水在车辆行驶过程中飞溅到箱体1的上部空间而造成的增湿干涉现象。
较佳地，进水管路31上设置有压缩泵33，用于将储水空间15内的水加压，通过进水管路31输送到双流体喷射器4的进水口。较佳地，压缩泵33设置在进水管路31上的位于储水空间15之内的一端上。较佳地，进水管路31上还设置有过滤器32，用于对进水管路31的进水进行过滤，以免杂质进入压缩泵33的内部，避免压缩泵33受到损坏而无法正常工作。优选的，进水管路31上还设置有去离子器155，较佳地，去离子器155位于储水空间15之外。在此，储水空间15内的水(冷凝水)通过过滤器32，由压缩泵33加压后通过进水管路31输送到去离子器155中，在去离子器155中去离子化后输送到双流体喷射器4中。
较佳地，储水空间15内设置有液位传感器151；其中，当储水空间15内的液位低于下限液位时，液位传感器151将信号反馈给控制***，控制***发出指令，通过注水口13向储水空间15注水；当储水空间15内的液位高于上限液位时，所述液位传感器151将信号反馈给控制***，控制***发出指令，停止通过注水口13向储水空间15注水；优选的，控制***为燃料电池ECU。
在此需要说明的是：注水口的注水主要为冷凝水，可以是从附加箱体获取，也可以是燃料电池反应后生成的排放水。
实施例4
较佳地，本实施例提供一种燃料电池增湿***，与上述实施例相比，如图1至图4所示，本实施例进一步对双流体喷射器进行如下设计：
双流体喷射器4包括涡流发生器41和喷射器外壳42。其中，涡流发生器41具有相对设置的第一端411和第二端413、以及位于第一端411和第二端413之间的中间部分412。涡流发生器41上设置有气体通道410，且该气体通道410从第一端411的端部延伸至第二端413的端部。气体通道的位于第一端411的部分作为双流体喷射器4的进气口。涡流发生器41与喷射器外壳42连接，且涡流发生器41的中间部分412、第二端413位于喷射器外壳42之内。涡流发生器41的第二端的端部与喷射器外壳2之间形成涡流腔45，且喷射器外壳42在与涡流腔45对应的部分上设置有喷射孔422；其中，双流体喷射器4的进水口421设置在喷射器外壳42上。其中，由双流体喷射器4的进水口421输入的进水，先进入由涡流发生器41的中间部分412和喷射器外壳42之间形成的第一通道43，再经过涡流发生器41的第二端413上的涡流形成结构(涡流形成结构具有特殊的旋转结构使得水在经过后形成涡流)，形成涡流，进入涡流腔45内，在涡流腔45内与由气体通道410输入的压缩气体混合后，最后形成喷雾由喷射孔422喷到箱体1内。
较佳地，喷射器外壳42为一端敞口的壳体结构；其中，涡流发生器41的第一端411上设置有连接部；其中，连接部连接在喷射器外壳42的敞口端的端部上，以使涡流发生器41的中间部分412、第二端413位于喷射器外壳42内，使涡流发生器41的第一端411位于喷射器外壳42之外。
较佳地，涡流发生器41的第二端413依次设置成圆柱状结构和圆台状结构；其中，圆柱状结构的外周上开设有至少一个切面部分4131；其中，圆柱状结构的外周上的非切面部分与喷射器外壳41的内壁相贴，圆柱状结构的外周上的切面部分4131与喷射器外壳42的内壁之间形成第二通道44；其中，第二通道44与第一通道43直接连通。圆台状结构的大端为圆柱状结构的远离所述中间部分的一端，圆台状结构的小端的端部为涡流发生器41的第二端4131的端部；其中，圆台状结构上设置有涡流槽4132，且涡流槽4132的一端与第二通道44直接连通，另一端与涡流腔45连通。其中，圆柱状结构上的切面部分4131和圆台状结构上的涡流槽4132构成涡流形成结构。
较佳地，所述涡流槽内的进水流动路径，使得涡流槽的出水方向为与所述涡流发生器的第二端端部的圆形端面相切的方向。
较佳地，切面部分4131从圆柱状结构的一端(与中间部分相接的一端)延伸到另一端(与圆台状结构相接的一端)；切面部分4131为多个(优选为3个)，均匀地分布在圆柱状结构的外周上。
较佳地，涡流槽4132的数量与切面部分4131的数量一致，且一一对应。
较佳地，该涡流器包括至少两条互相平行的涡流槽。
另外，对于双流体喷射器，形成涡流的强度以及喷射角度，可以根据涡流槽4132的宽度和横截面面积、水路倾斜角度(即，圆台状结构的外周的斜度)以及其组合的至少一个而发生变化。
在此，关于上述双流体喷射器的结构设计，使得进水流过涡流槽4132时，在涡流腔45中形成涡流，并当流体流至喷射孔422时由于离心力形成液体膜，该液体膜在涡流腔422中央部分形成空心。然后与压缩空气混合，最终以中空锥形喷雾形式从喷射孔422喷出。因此喷射后雾化水与压缩空气能更好的混合，从而增加水的增湿效率。
综上，如图1-4所示，上述实施例提供的燃料电池增湿***在工作时：压缩气体从外部经过进气管21进入箱体1内，通过三通22将进气管21的进气分为两路：一路通向第一支管212后直接流向箱体1的内部，一路通过第二支路211流向双流体喷射器4的进气口。与此同时，储水空间15的水(冷凝水)通过过滤器32、由压缩泵33加压经进水管路31输送到去离子器中，在去离子器8中去离子化后输送到双流体喷射器4的进水口中。进水在双流体喷射器4中通过涡流发生器41形成涡流，然后与进气混合后，以精细雾化状态喷到箱体1内，从而实现给压缩空气进行增湿。箱体1内的压缩气体由两部分组成，一部分是由第一支管212直接输入的，另一部分是由第二支管211输送至双流体喷射器4加湿后喷出的。在此，只需控制控制气体流量调节装置2121，对输入第一支管212、第二支管211的压缩气体流量进行控制，便实现对箱体内的压缩气体的湿度进行调节。
实施例5
另一方面，本发明实施例还提供一种燃料电池***，其中，本实施例的燃料电池***包括上述实施例的燃料电池增湿***。由于本实施例的燃料电池***采用了上述实施例的燃料电池增湿***，实现了对反应气体的湿度进行及时调节的目的。另外，本实施例提供的燃料电池还具有上述任一项实施例所述的有益效果，在此不一一赘述。
综上，本发明实施例提供的一种燃料电池增湿***、燃料电池***，以简单的结构实现对燃料电池反应气体的湿度进行及时的调节。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种燃料电池增湿***，其特征在于，所述燃料电池增湿***包括：
箱体；
双流体喷射器，所述双流体喷射器安装在所述箱体内；且所述双流体喷射器具有进气口、进水口；其中，所述双流体喷射器用于将进水和进气混合后喷射到所述箱体内；
压缩气体管路，所述压缩气体管路包括进气管、第一支管、第二支管；其中，所述进气管安装在所述箱体的压缩气体进口处；其中，所述进气管通过三通分别与所述第一支管和第二支管连通；其中，所述第一支管用于将压缩气体直接输送至所述箱体内；所述第二支管与所述双流体喷射器的进气口连通；
其中，所述第一支管或第二支管上设置有气体流量调节装置，其中，通过控制所述气体流量调节装置，对由所述进气管流向所述第一支管的压缩气体流量、流向第二支管的压缩气体流量进行调节，从而对所述箱体内的压缩气体的湿度进行调节。
2.根据权利要求1所述的燃料电池增湿***，其特征在于，所述气体流量调节装置包括计量阀；
优选的，所述气体流量调节装置安装在所述第一支管上。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池增湿***，其特征在于，所述箱体内安装有湿度传感器，用于实时检测所述箱体内的压缩气体的湿度；其中，
所述湿度传感器用于连接控制***，将所述箱体内的压缩气体的实时湿度检测值反馈给控制***；控制***根据所述实时湿度检测值，发出指令，控制所述气体流量调节装置，调节由所述进气管流向所述第一支管的压缩气体流量、流向第二支管的压缩气体流量；
优选的，所述控制***为燃料电池ECU；
优选的，当所述箱体内的压缩气体的实时湿度检测值低于设定要求时，所述控制***控制所述气体流量调节装置，减小由所述进气管流向所述第一支管的压缩气体流量，增大由所述进气管流向所述第二支管的压缩气体流量；
当所述箱体内的压缩气体的实时湿度检测值高于设定要求时，所述控制***控制所述气体流量调节装置，增大由所述进气管流向所述第一支管的压缩气体流量，减小由所述进气管流向所述第二支管的压缩气体流量；
优选的，当所述气体流量调节装置包括计量阀时，所述控制***根据所述实时湿度检测值，增加或减小所述计量阀的驱动电流，来对由所述进气管流向所述第一支管的压缩气体流量、流向第二支管的压缩气体流量进行调节。
4.根据权利要求3所述的燃料电池增湿***，其特征在于，所述箱体上设置有压缩气体出口；
优选的，所述湿度传感器安装在所述箱体内的靠近所述压缩气体出口的位置处；
优选的，所述压缩气体出口位于所述箱体的顶部。
5.根据权利要求1-4任一项所述的燃料电池增湿***，其特征在于，所述箱体内设置有储水空间；其中，
所述双流体喷射器的进水口通过进水管路与所述储水空间连通；
所述箱体上还设置有注水口，以通过所述注水口向所述储水空间内注水；
优选的，所述箱体内设置有隔板；其中，所述隔板将所述箱体分割成上部空间和下部空间；其中，所述下部空间为所述储水空间；所述双流体喷射器、压缩气体管路位于所述箱体的上部空间；其中，所述隔板上开设有进水孔；优选的，所述注水口位于所述箱体的顶部。
6.根据权利要求5所述的燃料电池增湿***，其特征在于，所述进水管路上设置有压缩泵，用于将所述储水空间内的水加压，通过进水管路输送到双流体喷射器的进水口；
优选的，所述压缩泵设置在所述进水管路上的位于所述储水空间之内的一端上；
优选的，所述进水管路上还设置有过滤器，用于对所述进水管路的进水进行过滤，以免杂质进入所述压缩泵的内部；
优选的，所述进水管路上还设置有去离子器，优选的，所述去离子器位于所述储水空间之外。
7.根据权利要求5所述的燃料电池增湿***，其特征在于，所述储水空间内设置有液位传感器；其中，
当所述储水空间内的液位低于下限液位时，所述液位传感器将信号反馈给控制***，所述控制***发出指令，通过所述注水口向所述储水空间注水；
当所述储水空间内的液位高于上限液位时，所述液位传感器将信号反馈给控制***，所述控制***发出指令，停止通过所述注水口向所述储水空间注水；
优选的，所述控制***为燃料电池ECU。
8.根据权利要求1-7任一项所述的燃料电池增湿***，其特征在于，双流体喷射器包括：
涡流发生器，所述涡流发生器具有相对设置的第一端和第二端、以及位于所述第一端和第二端之间的中间部分；其中，所述涡流发生器上设置有气体通道，且所述气体通道从所述第一端的端部延伸至所述第二端的端部；所述气体通道上的位于所述第一端的部分作为所述双流体喷射器的进气口；
喷射器外壳，所述涡流发生器与所述喷射器外壳连接，且所述涡流发生器的中间部分、第二端位于所述喷射器外壳之内；所述涡流发生器的第二端的端部与所述喷射器外壳之间形成涡流腔，且所述喷射器外壳在与所述涡流腔对应的部分上设置有喷射孔；其中，所述双流体喷射器的进水口设置在所述喷射器外壳上；
其中，由所述双流体喷射器的进水口输入的进水，先进入由所述涡流发生器的中间部分和喷射器外壳之间形成的第一通道，再经过所述涡流发生器的第二端上的涡流形成结构，形成涡流，进入所述涡流腔内，在所述涡流腔内与由所述气体通道输入的压缩气体混合，最后以喷雾的形式从所述喷射孔喷到所述箱体内；
优选的，所述喷射器外壳为一端敞口的壳体结构；其中，所述涡流发生器的第一端上设置有连接部；其中，所述连接部连接在所述喷射器外壳的敞口端的端部上，以使所述涡流发生器的中间部分、第二端位于所述喷射器外壳内，使所述涡流发生器的第一端位于所述喷射器外壳之外。
9.根据权利要求8所述的燃料电池增湿***，其特征在于，所述涡流发生器的第二端依次设置成圆柱状结构和圆台状结构；其中，
所述圆柱状结构的外周上开设有至少一个切面部分；其中，所述圆柱状结构的外周上的非切面部分与所述喷射器外壳的内壁相贴，所述圆柱状结构的外周上的切面部分与所述喷射器外壳的内壁之间形成第二通道；其中，所述第二通道与所述第一通道直接连通；
所述圆台状结构的大端为所述圆柱状结构的远离所述中间部分的一端，所述圆台状结构的小端的端部为所述涡流发生器的第二端的端部；其中，所述圆台状结构上设置有涡流槽，且所述涡流槽的一端与所述第二通道直接连通，另一端与所述涡流腔连通；
其中，所述圆柱状结构上的切面部分和所述圆台状结构上的涡流槽构成所述涡流形成结构；
优选的，所述涡流槽内的进水流动路径，使得涡流槽的出水方向为与所述涡流发生器的第二端端部的圆形端面相切的方向；
优选的，所述切面部分为多个，均匀地分布在所述圆柱状结构的外周上；
优选的，所述涡流槽的数量与所述切面部分的数量一致，且一一对应。
10.一种燃料电池，其特征在于，所述燃料电池包括权利要求1-9任一项所述的燃料电池增湿***。
CN202111486466.3A 2021-12-07 2021-12-07 一种燃料电池增湿***、燃料电池*** Pending CN114142064A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111486466.3A CN114142064A (zh) 2021-12-07 2021-12-07 一种燃料电池增湿***、燃料电池***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111486466.3A CN114142064A (zh) 2021-12-07 2021-12-07 一种燃料电池增湿***、燃料电池***

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114142064A true CN114142064A (zh) 2022-03-04

Family

ID=80384923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111486466.3A Pending CN114142064A (zh) 2021-12-07 2021-12-07 一种燃料电池增湿***、燃料电池***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114142064A (zh)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015225854A (ja) * 2014-05-29 2015-12-14 現代自動車株式会社Ｈｙｕｎｄａｉｍｏｔｏｒ Ｃｏｍｐａｎｙ 燃料電池用空気加湿装置及び方法
US20150364779A1 (en) * 2014-06-12 2015-12-17 Hyundai Motor Company Humidifier for fuel cell system
CN207690926U (zh) * 2018-01-15 2018-08-03 浙江衡远新能源科技有限公司 一种质子交换膜燃料电池的增湿***
US20190081340A1 (en) * 2016-03-15 2019-03-14 Nissan Motor Co., Ltd. Wet state control method for fuel cell system and wet state control device for the same
CN109860664A (zh) * 2019-03-01 2019-06-07 一汽解放汽车有限公司 质子交换膜燃料电池阴极侧气体湿度调节***及其方法
CN111226336A (zh) * 2017-08-17 2020-06-02 罗伯特·博世有限公司 用于调节燃料电池的膜片的湿度状态的方法
CN111370735A (zh) * 2020-03-19 2020-07-03 浙江锋源氢能科技有限公司 一种燃料电池增湿***
CN211829047U (zh) * 2019-12-19 2020-10-30 青岛纬斯康电子有限公司 一种基于燃料电池***的调节加湿***
CN112086663A (zh) * 2020-09-14 2020-12-15 中国第一汽车股份有限公司 一种集成冷却加湿功能的燃料电池***装置及其控制方法
KR20210004890A (ko) * 2019-07-05 2021-01-13 피엔피에너지텍 주식회사 연료전지용 노즐형 습도 조절 장치
CN112271311A (zh) * 2020-10-26 2021-01-26 上海艾福亿维测试设备有限公司 一种燃料电池的控制***及其方法
CN112310441A (zh) * 2020-10-23 2021-02-02 华中科技大学 一种燃料电池反应气体的温湿度控制***

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015225854A (ja) * 2014-05-29 2015-12-14 現代自動車株式会社Ｈｙｕｎｄａｉｍｏｔｏｒ Ｃｏｍｐａｎｙ 燃料電池用空気加湿装置及び方法
US20150364779A1 (en) * 2014-06-12 2015-12-17 Hyundai Motor Company Humidifier for fuel cell system
US20190081340A1 (en) * 2016-03-15 2019-03-14 Nissan Motor Co., Ltd. Wet state control method for fuel cell system and wet state control device for the same
CN111226336A (zh) * 2017-08-17 2020-06-02 罗伯特·博世有限公司 用于调节燃料电池的膜片的湿度状态的方法
CN207690926U (zh) * 2018-01-15 2018-08-03 浙江衡远新能源科技有限公司 一种质子交换膜燃料电池的增湿***
CN109860664A (zh) * 2019-03-01 2019-06-07 一汽解放汽车有限公司 质子交换膜燃料电池阴极侧气体湿度调节***及其方法
KR20210004890A (ko) * 2019-07-05 2021-01-13 피엔피에너지텍 주식회사 연료전지용 노즐형 습도 조절 장치
CN211829047U (zh) * 2019-12-19 2020-10-30 青岛纬斯康电子有限公司 一种基于燃料电池***的调节加湿***
CN111370735A (zh) * 2020-03-19 2020-07-03 浙江锋源氢能科技有限公司 一种燃料电池增湿***
CN112086663A (zh) * 2020-09-14 2020-12-15 中国第一汽车股份有限公司 一种集成冷却加湿功能的燃料电池***装置及其控制方法
CN112310441A (zh) * 2020-10-23 2021-02-02 华中科技大学 一种燃料电池反应气体的温湿度控制***
CN112271311A (zh) * 2020-10-26 2021-01-26 上海艾福亿维测试设备有限公司 一种燃料电池的控制***及其方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
黄亮;全书海;徐化伟;全睿;: "质子交换膜燃料电池增湿***建模与控制研究", 武汉理工大学学报, no. 10 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105186016B (zh) 一种燃料电池***的电控喷氢压力调节装置
JP3923627B2 (ja) 固体高分子電解質型燃料電池システム
WO2008092545A1 (en) Gas supply arrangement in a fuel cell apparatus
JP2018060757A (ja) エゼクタ、燃料供給装置および燃料電池システム
CN114420976A (zh) 用于燃料电池的进气增湿***
CN111370735B (zh) 一种燃料电池增湿***
CN101546837A (zh) 燃料电池***
CN113921862A (zh) 一种空气循环的燃料电池***及其控制方法
CN114142064A (zh) 一种燃料电池增湿***、燃料电池***
US10249888B2 (en) Passive recirculation device
CN100589269C (zh) 燃料电池增湿装置
JPH08222254A (ja) 固体高分子電解質型燃料電池に於けるガスの加湿方法、加湿スタック構造及び加湿ノズル
CN114023997A (zh) 一种燃料电池空气循环用引射器及其使用方法
CN115332574A (zh) 一种燃料电池***用喷水式增湿装置及控制方法
CN115117400B (zh) 一种燃料电池测试***气体加湿装置及气体加湿方法
CN221080057U (zh) 用于大功率燃料电池的增湿塔及空侧湿度调控***
CN219716904U (zh) 一种带有氢气涡轮的燃料电池***
CN215184092U (zh) 一种集成泄压阀和关断阀的引射器
CN116845281A (zh) 增湿装置及氢燃料电池用增湿***
KR20030018079A (ko) 연료전지 스택의 수소 가습장치
CN113417893B (zh) 泄压阀、关断阀和引射器的集成结构
CN113224352B (zh) 一种车载氢燃料电池用加湿器
CN214597753U (zh) 一种分水装置及燃料电池***
CN217364383U (zh) 一种喷雾器电喷供油***
CN113823816B (zh) 一种燃料电池***智能算法控制器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination