CN217655915U - 一种燃料电池空气湿度控制*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种燃料电池空气湿度控制***，包括空气过滤器、增湿器燃料电池电堆及控制器，所述空气过滤器连接第一空气质量流量计后连接增湿器的第一进气端，增湿器的第一出气端连接至燃料电池电堆；所述燃料电池电堆的出气端连接增湿器的第二进气端；所述增湿器的第一出气端与燃料电池电堆阴极进气端之间，以及燃料电池电堆的阳极出气端与增湿器的第二进气端之间均安装有压力传感器、温度传感器和湿度传感器；所述增湿器的第一进气端和第一出气端之前的管路上并联有增湿支路，所述增湿支路包括旁通阀和第二空气质量流量计。本实用新型通过控制旁通阀的阀板位置，调节通过增湿器和旁通阀的流量，从而实时调节进入燃料电池电堆空气湿度。
Description
技术领域
本实用新型属于燃料电池领域，尤其涉及一种燃料电池空气湿度控制***。
背景技术
燃料电池是一种能有效控制燃料和氧化剂的化学反应，并将其中的化学能转化为电能的装置，具有高效、对环境友好等特点，被誉为21世纪洁净的能量转化方式。
燃料电池电堆内部维持在一定湿度对燃料电池***的性能起到至关重要的作用，因此空气***的湿度控制是质子交换膜燃料电池发电***中重要的一部分。若质子交换膜处于干燥条件下，质子交换膜及催化剂的离子聚合物的质子电导率下降，会导致电堆性能下降；若质子交换膜处于过湿条件下，会导致液态水聚集在流道，反应气体反应受阻，同样也会导致电堆性能下降。因此，合适的空气湿度是提高电堆性能的一个重要因素。目前大部分燃料电池***采用增湿器增湿的外增湿方案，该方案的增湿效果相对固定，湿度无法实时调节。
实用新型内容
本实用新型针对现有燃料电池***的增湿效果无法实时调节的技术问题，提出一种具有可实时调节增湿量的增湿支路，从而达到实时调节空气进堆湿度目的的燃料电池空气湿度控制***。
为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种燃料电池空气湿度控制***，包括空气过滤器、增湿器燃料电池电堆及控制器，所述空气过滤器连接第一空气质量流量计，第一空气质量流量计连接增湿器的第一进气端，增湿器的第一出气端连接至燃料电池电堆的阴极进气端；所述燃料电池电堆的阳极出气端连接至增湿器的第二进气端；所述增湿器的第一出气端与燃料电池电堆阴极进气端之间，以及燃料电池电堆的阳极出气端与增湿器的第二进气端之间均安装有与控制器电连接的压力传感器、温度传感器和湿度传感器；
所述增湿器的第一进气端和第一出气端之前的管路上并联有增湿支路，所述增湿支路包括旁通阀和第二空气质量流量计；
第一空气质量流量计、第二空气质量流量计和旁通阀均与控制器电连接。
作为优选，所述增湿器的第二出气端连接有背压阀。
作为优选，所述增湿器为膜管式增湿器。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：
该燃料电池空气***湿度控制***将通过空气过滤器和空气质量流量计的气体被分流成两部分，一部分经过增湿器，其余部分经过旁通阀，最终在燃料电池电堆阴极进气端前进行汇合，通过控制旁通阀的阀板位置，可以调节通过增湿器和旁通阀的流量，从而达到进入燃料电池电堆空气湿度可以实时调节的效果。
附图说明
图1为本实用新型燃料电池空气湿度控制***的结构示意图；
图2为本实用新型燃料电池空气湿度控制***的电控关系图；
以上各图中：1、空气过滤器；2、第一空气质量流量计；3、增湿器；31、第一进气端；32、第一出气端；33、第二进气端；34、第二出气端；4、旁通阀；5、第二空气质量流量计；6、燃料电池电堆；7、背压阀；81、第一压力传感器；82、第二压力传感器；91、第一温度传感器；92、第二温度传感器；101、第一湿度传感器；102、第二湿度传感器。
具体实施方式
为了更好的理解本实用新型，下面结合附图和实施例做具体说明。
实施例：如图1所示，一种燃料电池空气***湿度控制***，包括燃料电池电堆6、空气过滤器1、第一空气质量流量计2、增湿器3、旁通阀4、第二空气质量流量计5、背压阀7、压力传感器、温度传感器及湿度传感器；所述空气过滤器1进气端与大气连接，所述空气过滤器1出气端与所述第一空气质量流量计2进气端连接。空气过滤器1的主要作用为吸附空气中的硫氧化物、氮氧化物及固体颗粒、灰尘等，对所述燃料电池电堆6起到保护作用。
所述第一空气质量流量计2出气端分别与所述增湿器3第一进气端31、和所述旁通阀4进气端连接，旁通阀4出气端连接第二空气质量流量计5，，第一空气质量流量计2用于测量进入所述燃料电池电堆6阴极总流量，第二空气质量流量计5用于测量经过所述旁通阀4的流量。旁通阀4用于调节通过自身和所述增湿器3的空气流量，达到实时控制进入所述燃料电池电堆6阴极空气的湿度。
所述增湿器3第一出气端32与第二空气质量流量计5的出气端汇合后与所述燃料电池阴极进气端连接，所述第一温度传感器91、所述第一压力传感器81与所述第一湿度传感器101位于所述增湿器3第一出气端32、所述旁通阀4出气端汇合后与所述燃料电池阴极进气端连接的管路上，所述燃料电池阴极出气端与所述增湿器3第二进气端33连接，所述第二温度传感器92、第二压力传感器82与所述第二湿度传感器102位于所述燃料电池阴极出气端与所述增湿器3第二进气端33连接的管路上，所述增湿器3第二出气端34与所述背压阀7进气端连接，所述背压阀7出气端与大气连接。背压阀7用于调节燃料电池***空气路的压力，使得所述燃料电池电堆6在适宜的压力下工作。
所述燃料电池空气湿度控制***包括两个压力传感器，其中，第一压力传感器81位于所述旁通阀4与所述增湿器3第一出气端32汇合后与所述燃料电池电堆6阴极进气端的连接管上，主要作用是实时测量所述燃料电池电堆6阴极进气端的压力，第二压力传感器82位于所述燃料电池电堆6阴极出气端与所述增湿器3第二进气端33的连接管上，主要作用是实时测量所述燃料电池电堆6阴极出气端的压力。
所述燃料电池空气湿度控制***包括两个温度传感器，其中，第一温度传感器91位于所述旁通阀4与所述增湿器3第一出气端32汇合后与所述燃料电池电堆6阴极进气端的连接管上，主要作用是实时测量所述燃料电池电堆6阴极进气端的温度，第二温度传感器92位于所述燃料电池电堆6阴极出气端与所述增湿器3第二进气端33的连接管上，主要作用是实时测量所述燃料电池电堆6阴极出气端的温度。
所述燃料电池空气湿度控制***包括两个湿度传感器，其中，第一湿度传感器101位于所述旁通阀4与所述增湿器3第一出气端32汇合后与所述燃料电池电堆6阴极进气端的连接管上，主要作用是实时测量所述燃料电池电堆6阴极进气端的湿度，第二湿度传感器位于所述燃料电池电堆6阴极出气端与所述增湿器3第二进气端33的连接管上，主要作用是实时测量所述燃料电池电堆6阴极出气端的湿度。
上述温度传感器、湿度传感器、压力传感器和空气质量流量计均与控制器电连接，实时将检测信号传输给控制器，增湿器3、旁通阀4和背压阀7也与控制器电连接，有控制器控制其运行和流量大小。
燃料电池***运行过程中，进入燃料电池电堆6阴极的空气湿度过高或者过低，都会影响电堆的性能。通过空气过滤器1和第一空气质量流量计2的空气在进入燃料电池电堆6前被分成两部分，一部分气体经过增湿器3，该部分气体在增湿器3内因存在水浓度差的情况下被加湿，一部分气体经过旁通阀4，最终两部分气体在燃料电池电堆6阴极进气端前进行汇合，汇合后的空气湿度由第一湿度传感器101实时监测。
若第一湿度传感器101检测到的空气湿度低于目标湿度，则燃料电池控制***会减小旁通阀4的阀板角度，使得经过旁通阀4的空气流量减小、经过增湿器3的空气流量增加，从而混合后的空气湿度与要求湿度一致。此外，若燃料电池电堆6需求湿度较高，也可将旁通阀4处于全关状态，使全部空气经过增湿器3进行增湿，达到空气湿度较高的效果。
若第一湿度传感器101检测到的空气湿度高于目标湿度，则燃料电池控制***会增大旁通阀4的阀板角度，使得经过旁通阀4的空气流量增加、经过增湿器3的空气流量减小，从而混合后的空气湿度与要求湿度一致。
第二空气质量流量计5测量的是通过旁通阀4的空气流量，则通过增湿器3的空气流量为第一空气质量流量计2的流量减去第二空气质量流量计5的流量
本实用新型所述的燃料电池空气***湿度控制***将通过空气过滤器1和空气质量流量计的气体被分流成两部分，一部分经过增湿器3，其余部分经过旁通阀4，最终在燃料电池电堆6阴极进气端前进行汇合，通过控制旁通阀4的阀板位置，可以调节通过增湿器3和旁通阀4的流量，从而达到进入燃料电池电堆6空气湿度可以实时调节的效果。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的。
Claims (3)
1.一种燃料电池空气湿度控制***，包括空气过滤器、增湿器燃料电池电堆及控制器，其特征在于：所述空气过滤器连接第一空气质量流量计，第一空气质量流量计连接增湿器的第一进气端，增湿器的第一出气端连接至燃料电池电堆的阴极进气端；所述燃料电池电堆的阳极出气端连接至增湿器的第二进气端；所述增湿器的第一出气端与燃料电池电堆阴极进气端之间，以及燃料电池电堆的阳极出气端与增湿器的第二进气端之间均安装有与控制器电连接的压力传感器、温度传感器和湿度传感器；
所述增湿器的第一进气端和第一出气端之前的管路上并联有增湿支路，所述增湿支路包括旁通阀和第二空气质量流量计；
第一空气质量流量计、第二空气质量流量计和旁通阀均与控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的燃料电池空气湿度控制***，其特征在于：所述增湿器的第二出气端连接有背压阀。
3.根据权利要求1所述的燃料电池空气湿度控制***，其特征在于：所述增湿器为膜管式增湿器。
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| CN202221201961.5U CN217655915U (zh) | 2022-05-19 | 2022-05-19 | 一种燃料电池空气湿度控制*** |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116487654A (zh) * | 2023-05-15 | 2023-07-25 | 上海氢晨新能源科技有限公司 | 燃料电池阴极进气气体的湿度控制***和车辆 |
| CN116632287A (zh) * | 2023-06-06 | 2023-08-22 | 武汉雄韬氢雄燃料电池科技有限公司 | 一种燃料电池***空气入堆湿度的控制方法及*** |
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