CN214099656U - 一种中冷加湿一体化模块及燃料电池*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种中冷加湿一体化模块及燃料电池***，包括中冷模块、增湿模块、出气集成模块和两通阀模块，高温干燥空气从高温干燥空气入口进入经过中冷模块的降温后变成低温干燥空气，低温干燥空气分成两路进入出气集成模块，第一路低温干燥空气进入增湿模块处理，再变成低温加湿空气后进入出气集成模块内，第二路低温干燥空气进入两通阀模块进行调节低温干燥空气的进气量进入出气集成模块内，两路的空气汇集到出气集成模块内进行混合集成，混合后再从混合气体排出口排出，该结构将中冷、增湿和气体集成的功能合为一体，减少零部件，结构紧奏，减小***的体积、降低成本，还能提高燃料电池***效率和可靠性。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种中冷加湿一体化模块及燃料电池***。
背景技术：
燃料电池***工作原理是：将氢气送到燃料电池的阳极板，氧气送入燃料电池阴极板，经过催化剂的催化反应，氢原子中的一个电子被分离出来，电子无法通过质子交换膜,经外部电路，到达燃料电池阴极板，从而在外电路中产生电流。穿过质子交换膜的氢离子和氧原子重新结合为水。
中冷加湿一体化模块是一种应用于燃料电池***中的温度和湿度交换的装置。由于当前燃料电池模组功率日益增大，对进堆空气的流量要求越来越大，这也大大提高了对空气中冷和加湿的要求，既要保证加湿器增湿效果，同时不增加空气路压力降，以降低空压机功耗。由于供应给阴极板的氧气，是直接从空气中获取的，因此只要不断的给燃料电池***中输入空气和氢气，就可以源源不断的提供电能。燃料电池***产生的电能，经DC-DC逆变器、电机控制器等装置，给驱动电机供电，驱动电机带动车轮转动，从而使整车在道理行驶。然而燃料电池车的运行工况是非常复杂的，是一种实时变载工作的***，对于空气进气量需求和湿度需求也是动态变化的，因为空压机已经完成了动态提供空气量的功能，所以需要一种可动态调节湿度的装置来完善***的功能，从而保证***一直能在高效的工况下工作。
另外，现有的技术中提出了中冷加湿一体装置来实现零部件的集成，从而提高燃料电池***寸土寸金的空间利用率。但固定增湿效果的中冷加湿一体模块明显不能适用于不断进步的电堆技术，不能应对电堆内部水淹和低温下结冰的风险，同时燃料电池阴极进气阻力也没办法优化。另外空气出口的检测传感器全部布置在电堆入口集管也造成了集管的复杂程度，另外，燃料电池***无法满足在不同工况下提供不同空气湿度的问题和当前空气进气前端零部件繁多连接繁复的问题，空间利用率并不高。
发明内容：
本实用新型的目的是提供一种中冷加湿一体化模块及燃料电池***，该结构将中冷、增湿和气体集成的功能合为一体，减少零部件，结构紧奏，减小***的体积、降低成本，还能提高燃料电池***效率和可靠性。
本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的。
本实用新型的目的是提供一种中冷加湿一体化模块，其特征在于：它包括：
中冷模块，设置有高温干燥空气入口、第一低温干燥空气出口、第二低温干燥空气出口、冷却液入口和冷却液出口；
增湿模块，设置有第一低温干燥空气流入口和低温湿空气流出口；
出气集成模块，设置低温湿空气流入口和混合气体排出口；
两通阀模块，安装在出气集成模块上，两通阀模块上设置有第二低温干燥空气流入口；
其中，中冷模块和出气集成模块分别通过紧固件对接连接在增湿模块的两端，第一低温干燥空气出口与第一低温干燥空气流入口对接，低温湿空气流出口与低温湿空气流入口对接，第二低温干燥空气出口与第二低温干燥空气流入口通过连接管连接；
高温干燥空气从高温干燥空气入口进入经过中冷模块的降温后变成低温干燥空气，低温干燥空气分成两路进入出气集成模块，第一路低温干燥空气进入增湿模块处理，再变成低温加湿空气后进入出气集成模块内，第二路低温干燥空气经过两通阀模块然后进入出气集成模块,两通阀模块对进入出气集成模块内的低温干燥空气的进气量进行调节，两路的空气汇集到出气集成模块内进行混合后再从混合气体排出口排出。
上述所述的出气集成模块包括端盖本体，低温湿空气流入口设置在端盖本体的一端，混合气体排出口设置在端盖本体的一侧，两通阀模块设置在端盖本体的另一侧，端盖本体内设有连通的出气腔和混合腔，混合腔与混合气体排出口连通，出气腔与低温湿空气流入口连通。
上述所述的端盖本体内位于两通阀模块一侧往混合腔中段部分延伸出一喷气管，喷气管与两通阀模块的第二低温干燥空气流入口连通。
上述所述的端盖本体靠近混合气体排出口且位于混合腔的上方安装有温度传感器和压力传感器，端盖本体上设有温度传感器安装孔和压力传感器安装孔，温度传感器和压力传感器分别安装在温度传感器安装孔和压力传感器安装孔上并伸入到端盖本体的混合腔内检测混合气体的温度和压力。
上述所述的两通阀模块包括两通阀本体，两通阀本体一侧紧贴在端盖本体上，两通阀本体设有通孔，两通阀本体上设有调节装置，调节装置用于调节两通阀本体的通孔大小来控制通孔的空气进气量。
上述所述的两通阀本体远离端盖本体的一侧设有端板，端板上设置第二低温干燥空气流入口，第二低温干燥空气流入口、通孔、喷气管是连通的。
上述所述的中冷模块内部设有冷却液进液腔室和冷却液出液腔室，冷却液进液腔室与冷却液入口连通，冷却液出液腔室与冷却液出口连通，冷却液进液腔室和冷却液出液腔室之间设有若干扁管连通,相邻的两个扁管之间安装有波纹散热板，高温干燥空气通过波纹散热板、两个扁管的接触将热量传递到冷却液。
所述增湿模块上还设有尾排湿气入口和尾排湿气出口，所述增湿模块内部设有湿气流道层将尾排湿气入口和尾排湿气出口连通。
一种燃料电池***，包括燃料电池电堆模块、燃料电池***控制器、冷却***、空气进气***、供氢***和中冷加湿一体化模块，空气进气***包括空气滤清器、空气流量计和空压机，其特征在于：所述中冷加湿一体化模块为上述所述的中冷加湿一体化模块，高温干燥空气从高温干燥空气入口进入经过中冷模块的降温后变成低温干燥空气，低温干燥空气分成两路进入出气集成模块，第一路低温干燥空气进入增湿模块处理，再变成低温加湿空气后进入出气集成模块内，第二路低温干燥空气经过两通阀模块然后进入出气集成模块,两通阀模块对进入出气集成模块内的低温干燥空气的进气量进行调节，两路的空气汇集到出气集成模块内进行混合后再从混合气体排出口排出。
上述所述的增湿模块上设有尾排湿气入口和尾排湿气出口，所述增湿模块内部设有湿气流道层将尾排湿气入口和尾排湿气出口连通，燃料电池电堆模块将产生出的废气从尾排湿气入口流经增湿模块内，然后从尾排湿气出口排出传输到空气尾排***中处理。
本实用新型与现有技术相比，具有如下效果：
1)本实用新型包括中冷模块、增湿模块、出气集成模块和两通阀模块，高温干燥空气从高温干燥空气入口进入经过中冷模块的降温后变成低温干燥空气，低温干燥空气分成两路进入出气集成模块，第一路低温干燥空气进入增湿模块处理，再变成低温加湿空气后进入出气集成模块内，第二路低温干燥空气进入两通阀模块进行调节低温干燥空气的进气量进入出气集成模块内，两路的空气汇集到出气集成模块内进行混合后再从混合气体排出口排出，该结构将中冷、增湿和气体集成的功能合为一体，减少零部件，结构紧奏，减小***的体积、降低成本，还能提高燃料电池***效率和可靠性。
2)本实用新型的其它优点在实施例部分展开详细描述。
附图说明：
图1是本实用新型实施例一提供的立体图；
图2是本实用新型实施例一提供的另一角度立体图；
图3是本实用新型实施例一提供的局部分解图；
图4是本实用新型实施例一提供的分解示意图；
图5是本实用新型实施例一提供的另一角度分解示意图；
图6是本实用新型实施例一提供的出气集成模块和两通阀模块分解示意图；
图7是本实用新型实施例一提供的出气集成模块和两通阀模块正视图；
图8是图7中A-A的剖视图；
图9是本实用新型实施例一提供的出气集成模块的立体图；
图10是本实用新型实施例一提供的出气集成模块的另一角度立体图；
图11是本实用新型实施例一提供的中冷模块正视图；
图12是图11中B-B的剖视图；
图13是本实用新型实施例二提供的原理图。
具体实施方式：
下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。
实施例一：
如图1至图12所示，本实施例提供的是一种中冷加湿一体化模块，其特征在于：它包括：
中冷模块1，设置有高温干燥空气入口11、第一低温干燥空气出口12、第二低温干燥空气出口13、冷却液入口14和冷却液出口15；
增湿模块2，设置有第一低温干燥空气流入口21和低温湿空气流出口22；
出气集成模块3，设置低温湿空气流入口31和混合气体排出口32；
两通阀模块4，安装在出气集成模块3上，两通阀模块4上设置有第二低温干燥空气流入口40；
其中，中冷模块1和出气集成模块3分别通过紧固件对接连接在增湿模块2 的两端，第一低温干燥空气出口12与第一低温干燥空气流入口21对接，低温湿空气流出口22与低温湿空气流入口31对接，第二低温干燥空气出口13与第二低温干燥空气流入口40通过连接管5连接；
所述的高温干燥空气从高温干燥空气入口11进入经过中冷模块1的降温后变成低温干燥空气，低温干燥空气分成两路进入出气集成模块3，第一路低温干燥空气进入增湿模块2处理，再变成低温加湿空气后进入出气集成模块3内，第二路低温干燥空气经过两通阀模块4然后进入出气集成模块3,两通阀模块4 对进入出气集成模块3内的低温干燥空气的进气量进行调节，两路的空气汇集到出气集成模块3内进行混合后再从混合气体排出口32排出，该结构将中冷、增湿和气体集成的功能合为一体，减少零部件，结构紧奏，减小***的体积、降低成本，还能提高燃料电池***效率和可靠性。
所述的出气集成模块3包括端盖本体33，低温湿空气流入口31设置在端盖本体33的一端，混合气体排出口32设置在端盖本体33的一侧，两通阀模块4 设置在端盖本体33的另一侧，端盖本体33内设有连通的出气腔331和混合腔 332，混合腔332与混合气体排出口32连通，出气腔331与低温湿空气流入口 31连通，结构布置合理。
所述的端盖本体33内位于两通阀模块4一侧往混合腔332中段部分延伸出一喷气管333，喷气管333与两通阀模块4的第二低温干燥空气流入口40连通，结构布置合理，便于气体汇集到混合腔332中汇集混合。
所述的端盖本体33靠近混合气体排出口32且位于混合腔332的上方安装有温度传感器6和压力传感器7，端盖本体33上设有温度传感器安装孔61和压力传感器安装孔71，温度传感器6和压力传感器7分别安装在温度传感器安装孔61和压力传感器安装孔71上并伸入到端盖本体33的混合腔332内检测混合气体的温度和压力，检测混合后的空气温度信号和压力信号，快速精准的反馈给燃料电池***控制器来调节相关零部件，保证进入燃料电池***内的空气温度和压力达到所需要求，提高整个***的精度和可靠性，节约能源，降低成本。
所述的两通阀模块4包括两通阀本体41，两通阀本体41一侧紧贴在端盖本体33上，两通阀本体41设有通孔42，两通阀本体41上设有调节装置43，调节装置43用于调节两通阀本体41的通孔42大小来控制通孔42的空气进气量，燃料电池***控制器通过控制两通阀模块4的通孔的开度来实现两路干湿空气流量配比，从而提供合适湿度的空气给燃料电池电堆模块，提高整个***的精度和可靠性，节约能源，降低成本。
所述的两通阀本体41远离端盖本体33的一侧设有端板44，端板44上设置第二低温干燥空气流入口40，第二低温干燥空气流入口40、通孔42、喷气管 333是连通的，结构布置合理，结构紧奏。
所述的中冷模块1内部设有冷却液进液腔室16和冷却液出液腔室17，冷却液进液腔室16与冷却液入口14连通，冷却液出液腔室17与冷却液出口15连通，冷却液进液腔室16和冷却液出液腔室17之间设有若干扁管18连通,相邻的两个扁管18之间安装有波纹散热板19，高温干燥空气通过波纹散热板19、两个扁管18的接触将热量传递到冷却液带走，有效提高降温效果。
所述的增湿模块2上还设有尾排湿气入口23和尾排湿气出口24，所述增湿模块2内部设有湿气流道层将尾排湿气入口23和尾排湿气出口24连通，增加管路接口提高了接口的灵活变换性。
实施例二：
如图13所示，一种燃料电池***，包括燃料电池电堆模块、燃料电池***控制器、冷却***、空气进气***、供氢***和中冷加湿一体化模块，空气进气***包括空气滤清器、空气流量计和空压机，其特征在于：所述中冷加湿一体化模块为实施例一所述的中冷加湿一体化模块，高温干燥空气从高温干燥空气入口11进入经过中冷模块1的降温后变成低温干燥空气，低温干燥空气分成两路进入出气集成模块3，第一路低温干燥空气进入增湿模块2处理，再变成低温加湿空气后进入出气集成模块3内，第二路低温干燥空气经过两通阀模块4 然后进入出气集成模块3,两通阀模块4对进入出气集成模块3内的低温干燥空气的进气量进行调节，两路的空气汇集到出气集成模块3内进行混合后再从混合气体排出口32排出，再输入到燃料电池电堆模块，燃料电池***控制器通过控制两通阀模块4的通孔42的开度来实现两路干湿空气流量配比，从而提供合适湿度的空气给燃料电池电堆模块，提高整个***的精度和可靠性，节约能源，降低成本。
所述增湿模块2上设有尾排湿气入口23和尾排湿气出口24，所述增湿模块 2内部设有湿气流道层将尾排湿气入口23和尾排湿气出口24连通，燃料电池电堆模块将产生出的废气从尾排湿气入口23流经增湿模块2内，然后从尾排湿气出口排出传输到空气尾排***中处理。
以上实施例为本实用新型的较佳实施方式，但本实用新型的实施方式不限于此，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种中冷加湿一体化模块，其特征在于：它包括：
中冷模块(1)，设置有高温干燥空气入口(11)、第一低温干燥空气出口(12)、第二低温干燥空气出口(13)、冷却液入口(14)和冷却液出口(15)；
增湿模块(2)，设置有第一低温干燥空气流入口(21)和低温湿空气流出口(22)；
出气集成模块(3)，设置低温湿空气流入口(31)和混合气体排出口(32)；
两通阀模块(4)，安装在出气集成模块(3)上，两通阀模块(4)上设置有第二低温干燥空气流入口(40)；
其中，中冷模块(1)和出气集成模块(3)分别通过紧固件对接连接在增湿模块(2)的两端，第一低温干燥空气出口(12)与第一低温干燥空气流入口(21)对接，低温湿空气流出口(22)与低温湿空气流入口(31)对接，第二低温干燥空气出口(13)与第二低温干燥空气流入口(40)通过连接管(5)连接；
高温干燥空气从高温干燥空气入口(11)进入经过中冷模块(1)的降温后变成低温干燥空气，低温干燥空气分成两路进入出气集成模块(3)，第一路低温干燥空气进入增湿模块(2)处理，再变成低温加湿空气后进入出气集成模块(3)内，第二路低温干燥空气经过两通阀模块(4)然后进入出气集成模块(3),两通阀模块(4)对进入出气集成模块(3)内的低温干燥空气的进气量进行调节，两路的空气汇集到出气集成模块(3)内进行混合后再从混合气体排出口(32)排出。
2.根据权利要求1所述的一种中冷加湿一体化模块，其特征在于：出气集成模块(3)包括端盖本体(33)，低温湿空气流入口(31)设置在端盖本体(33)的一端，混合气体排出口(32)设置在端盖本体(33)的一侧，两通阀模块(4)设置在端盖本体(33)的另一侧，端盖本体(33)内设有连通的出气腔(331)和混合腔(332)，混合腔(332)与混合气体排出口(32)连通，出气腔(331)与低温湿空气流入口(31)连通。
3.根据权利要求2所述的一种中冷加湿一体化模块，其特征在于：端盖本体(33)内位于两通阀模块(4)一侧往混合腔(332)中段部分延伸出一喷气管(333)，喷气管(333)与两通阀模块(4)的第二低温干燥空气流入口(40)连通。
4.根据权利要求2或3所述的一种中冷加湿一体化模块，其特征在于：端盖本体(33)靠近混合气体排出口(32)且位于混合腔(332)的上方安装有温度传感器(6)和压力传感器(7)，端盖本体(33)上设有温度传感器安装孔(61)和压力传感器安装孔(71)，温度传感器(6)和压力传感器(7)分别安装在温度传感器安装孔(61)和压力传感器安装孔(71)上并伸入到端盖本体(33)的混合腔(332)内检测混合气体的温度和压力。
5.根据权利要求3所述的一种中冷加湿一体化模块，其特征在于：两通阀模块(4)包括两通阀本体(41)，两通阀本体(41)一侧紧贴在端盖本体(33)上，两通阀本体(41)设有通孔(42)，两通阀本体(41)上设有调节装置(43)，调节装置(43)用于调节两通阀本体(41)的通孔(42)大小来控制通孔(42)的空气进气量。
6.根据权利要求5所述的一种中冷加湿一体化模块，其特征在于：两通阀本体(41)远离端盖本体(33)的一侧设有端板(44)，端板(44)上设置第二低温干燥空气流入口(40)，第二低温干燥空气流入口(40)、通孔(42)、喷气管(333)是连通的。
7.根据权利要求4所述的一种中冷加湿一体化模块，其特征在于：中冷模块(1)内部设有冷却液进液腔室(16)和冷却液出液腔室(17)，冷却液进液腔室(16)与冷却液入口(14)连通，冷却液出液腔室(17)与冷却液出口(15)连通，冷却液进液腔室(16)和冷却液出液腔室(17)之间设有若干扁管(18)连通,相邻的两个扁管(18)之间安装有波纹散热板(19)，高温干燥空气通过波纹散热板(19)、两个扁管(18)的接触将热量传递到冷却液。
8.根据权利要求4所述的一种中冷加湿一体化模块，其特征在于：所述增湿模块(2)上还设有尾排湿气入口(23)和尾排湿气出口(24)，所述增湿模块(2)内部设有湿气流道层将尾排湿气入口(23)和尾排湿气出口(24)连通。
9.一种燃料电池***，包括燃料电池电堆模块、燃料电池***控制器、冷却***、空气进气***、空气尾排***、供氢***和中冷加湿一体化模块，空气进气***包括空气滤清器、空气流量计和空压机，其特征在于：所述中冷加湿一体化模块为权利要求1至8中任意一项所述的中冷加湿一体化模块，高温干燥空气从高温干燥空气入口(11)进入经过中冷模块(1)的降温后变成低温干燥空气，低温干燥空气分成两路进入出气集成模块(3)，第一路低温干燥空气进入增湿模块(2)处理，再变成低温加湿空气后进入出气集成模块(3)内，第二路低温干燥空气进入两通阀模块(4)进行调节低温干燥空气的进气量，然后进入出气集成模块(3)内，两路的空气汇集到出气集成模块(3)内进行混合后再从混合气体排出口(32)排出,再输入到燃料电池电堆模块。
10.根据权利要求9所述的一种燃料电池***，其特征在于：所述增湿模块(2)上设有尾排湿气入口(23)和尾排湿气出口(24)，所述增湿模块(2)内部设有湿气流道层将尾排湿气入口(23)和尾排湿气出口(24)连通，燃料电池电堆模块将产生出的废气从尾排湿气入口(23)流经增湿模块(2)内，然后从尾排湿气出口排出传输到空气尾排***中处理。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202023208606.4U CN214099656U (zh) | 2020-12-28 | 2020-12-28 | 一种中冷加湿一体化模块及燃料电池*** |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114725440A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-07-08 | 佛山市清极能源科技有限公司 | 一种燃料电池的加湿装置、***和方法 |
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2020
- 2020-12-28 CN CN202023208606.4U patent/CN214099656U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114725440A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-07-08 | 佛山市清极能源科技有限公司 | 一种燃料电池的加湿装置、***和方法 |
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