CN214956981U - 一种燃料电池空气增湿*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池空气增湿***。一种燃料电池空气增湿***，所述空气过滤器、所述空气计量单元、所述空气压缩机和所述中冷器沿空气的输送方向依次连通，所述三通阀分别与所述中冷器的输出端、所述燃料电池电堆的空气输入端和所述膜加湿器的干空气输入端连通，所述燃料电池电堆的空气输出端与所述膜加湿器的湿空气输入端连通。本实用新型的一种燃料电池空气增湿***，可实现对进入燃料电池电堆内空气的湿度调节，从而优化燃料电池***工作环境，提高燃料电池***耐久性。还具调节精度高和实施成本低等优点。

Description

一种燃料电池空气增湿***

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池空气增湿***。

背景技术

氢能由于其具有零污染、高效率、来源丰富、用途广泛等优势，备受环境污染困扰的诸多国家青睐，都将氢能视为“未来能源”。氢燃料电池汽车作为新能源汽车的一个发展方向，其续航里程、加注性、耐候性与传统燃油车高度吻合，随着化石能源的逐渐枯竭，是传统燃油车的替代方向。

氢燃料电池车的工作原理：氢气储存在高压储氢瓶中，经过瓶口阀总成、减压阀总成、氢喷模块至电堆阳极侧；空气在空压机作用下，对其进行增压至电堆阴极侧；氢气、氧气在催化剂作用下发生化学反应产生电，同时生成水。

燃料电池***在工作时，进入电堆总成的空气需要进行加湿处理，在电堆不同工况点，对湿度要求不一致，目前方案是在前端通过膜加湿器进行加湿处理，但加湿器总成是一个物理件，高功率电堆工作区间比较宽，膜加湿器总成无法完全满足电堆所有工况点的湿度需求；容易造成膜干或水淹等现象，影响电堆总成的耐久性，减短电堆总成的使用寿命。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种燃料电池空气增湿***。

本实用新型提供一种燃料电池空气增湿***，包括空气过滤器、空气计量单元、空气压缩机、中冷器、三通阀、膜加湿器和燃料电池电堆，其中，所述空气过滤器、所述空气计量单元、所述空气压缩机和所述中冷器沿空气的输送方向依次连通，所述三通阀分别与所述中冷器的输出端、所述燃料电池电堆的空气输入端和所述膜加湿器的干空气输入端连通，所述燃料电池电堆的空气输入端与所述膜加湿器的第一湿空气输出端连通，其空气输出端与所述膜加湿器的湿空气输入端连通。

进一步地，所述空气计量单元为流量计。

进一步地，所述燃料电池电堆的空气输入端设有湿度检测单元，所述湿度检测单元用于检测流经燃料电池电堆的空气输入端的空气湿度。

进一步地，所述湿度检测单元为湿度传感器。

进一步地，所述膜加湿器的第二湿空气输出端设有背压阀。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型的一种燃料电池空气增湿***，可实现对进入燃料电池电堆内空气的湿度调节，从而优化燃料电池***工作环境，提高燃料电池***耐久性。还具调节精度高和实施成本低等优点。

附图说明

图1是本实用新型所述一种燃料电池空气增湿***的结构示意图；

图2是本实用新型所述三通阀的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。

请参考图1-2，本实用新型的实施例提供了一种燃料电池空气增湿***，包括空气过滤器10、空气计量单元20、空气压缩机30、中冷器40、三通阀50、膜加湿器60和燃料电池电堆70，其中，所述空气过滤器10、所述空气计量单元20、所述空气压缩机30和所述中冷器40沿空气的输送方向依次连通，所述三通阀50分别与所述中冷器40的输出端、所述燃料电池电堆70的空气输入端和所述膜加湿器60的干空气输入端连通，所述燃料电池电堆70的空气输入端与所述膜加湿器60的第一湿空气输出端连通，其空气输出端与所述膜加湿器60的湿空气输入端连通。

在本实用新型中，所述空气计量单元20用于对流入燃料电池电堆70内的空气流量进行计量，具体的，所述空气计量单元20为流量计，流量计具有实施成本低和计量结果精准等优点。所述三通阀50为比例控制三通阀，其具有第一端口51、第二端口52和第三端口53，其中，第一端口51通过空气进气管路与中冷器40的空气输出端连通，第二端口52通过空气进气管路与燃料电池电堆70的空气输入端连通，第三端口53通过空气进气管路与膜加湿器60的干空气输入端连通。膜加湿器60的型号为H50-FL。本实用新型通过控制对比例控制三通阀的占空比进行控制，调节比例控制三通阀，实现比例控制三通阀第一端口51与第二端口52或与第三端口53连通，更进一步实现空气从第二端口52与第三端口53的分配比例，以达到调节进入燃料电池电堆70内空气流量和湿度的目的。此外，为了实现对三通阀50的智能控制，三通阀50与燃料电池控制器总成FCU电连接，并由燃料电池控制器总成控制三通阀50各端口的连通和开度。

在上述实施例中，所述燃料电池电堆70的空气输入端设有湿度检测单元80，所述湿度检测单元80用于检测流经燃料电池电堆70的空气输入端的空气湿度。

在本实用新型中，所述湿度检测单元80为湿度传感器，其将检测到的燃料电池电堆70空气输入端的空气湿度发送至燃料电池控制器总成后，由燃料电池控制器总成控制三通阀50各端口的连通和开度，进而达到调节进入燃料电池电堆70内空气流量和湿度的目的，提高对控制空气湿度的灵敏度。

具体为，FCU通过读取湿度传感器的湿度值，结合***标定的进入燃料电池电堆70的空气湿度设定值，若湿度传感器的湿度值小于等于设定值时，FCU控制比例控制三通阀的第一端口51与第二端口52导通，空气经过膜加湿器60进行加湿处理后进入燃料燃料电池电堆70。

更进一步的，若湿度传感器的湿度值大于设定值时，FCU通过查表获得并调节比例控制三通阀的开度，比例控制三通阀第二端口52、第二端口52同时打开；此时干空气分别通过比例控制三通阀第二端口52进入膜加湿器60进行加湿处理、通过比例控制三通阀第三端口53进入膜加湿器60出口处，直至湿度传感器的湿度值等于设定值后，加湿后的空气进入燃料电池电堆70。

更进一步的，当湿度值小于设定值时，FCU通过查表获得比例控制三通阀的开度值，比例控制三通阀的第一端口51同时与第二端口52、第三端口53导通，通过占空比控制流经第二端口52与第三端口53空气流量；

更进一步的，当湿度值等于设定值时，FCU控制比例控制三通阀停止工作，使干燥空气分别流经第二端口52、第三端口53至燃料电池电堆70空气输入端，保持燃料电池电堆70稳定高效工作。

在上述实施例中，所述膜加湿器60的第二湿空气输出端设有背压阀90。

在本实用新型中，背压阀90通过PWM控制开度，调节燃料电池电堆70空气腔压力。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

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)

1.一种燃料电池空气增湿***，其特征在于，包括空气过滤器(10)、空气计量单元(20)、空气压缩机(30)、中冷器(40)、三通阀(50)、膜加湿器(60)和燃料电池电堆(70)，其中，所述空气过滤器(10)、所述空气计量单元(20)、所述空气压缩机(30)和所述中冷器(40)沿空气的输送方向依次连通，所述三通阀(50)分别与所述中冷器(40)的输出端、所述燃料电池电堆(70)的空气输入端和所述膜加湿器(60)的干空气输入端连通，所述燃料电池电堆(70)的空气输入端与所述膜加湿器(60)的第一湿空气输出端连通连通，其空气输出端与所述膜加湿器(60)的湿空气输入端连通。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池空气增湿***，其特征在于，所述空气计量单元(20)为流量计。

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池空气增湿***，其特征在于，所述燃料电池电堆(70)的空气输入端设有湿度检测单元(80)，所述湿度检测单元(80)用于检测流经燃料电池电堆(70)的空气输入端的空气湿度。

4.根据权利要求3所述的一种燃料电池空气增湿***，其特征在于，所述湿度检测单元(80)为湿度传感器。

5.根据权利要求1所述的一种燃料电池空气增湿***，其特征在于，所述膜加湿器(60)的第二湿空气输出端设有背压阀(90)。

6.根据权利要求1所述的一种燃料电池空气增湿***，其特征在于，所述三通阀(50)为比例控制三通阀。

Images