CN219778926U - 燃料电池空气***及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种燃料电池空气***及汽车，该燃料电池空气***包括控制器、湿度传感器和增湿机构；所述湿度传感器，设置在所述中冷器和所述燃料电池电堆之间，用于检测空气湿度；所述增湿机构，设置在所述空压机和所述中冷器之间，用于实现空气增湿；所述控制器，与所述湿度传感器和所述增湿机构相连，用于根据所述空气湿度，控制所述增湿机构实现空气增湿。本实用新型中，通过湿度传感器检测连接管道中空气的具体湿度，与目标湿度进行比较，并通过控制器控制增湿机构对连接管道中的空气进行实现增湿，最终达到目标湿度，相比结构复杂且价格昂贵的增湿器方案更加简单有效，且价格低廉，实用性好。

Description

燃料电池空气***及汽车

技术领域

本实用新型属于氢气燃料电池空气***技术领域，具体涉及一种燃料电池空气***及汽车。

背景技术

质子交换膜是氢燃料电池电堆内部的核心部件，需工作在一定的水含量下以维持较高的质子传导率，提高氢燃料电池发电效率、延长质子交换膜寿命。质子交换膜中需要的水一般通过空气***中的增湿器对空气加湿而来。目前增湿器结构复杂，价格昂贵，不利于燃料电池***成本的降低及大规模推广。

实用新型内容

本实用新型提供了一种燃料电池空气***及汽车，以解决现有增湿器结构复杂，价格昂贵的问题。

一种燃料电池空气***，包括依次连接的空气滤清器、空压机、中冷器和燃料电池电堆，还包括控制器、湿度传感器和增湿机构；所述湿度传感器，设置在所述中冷器和所述燃料电池电堆之间，用于检测空气湿度；所述增湿机构，设置在所述空压机和所述中冷器之间，用于实现空气增湿；所述控制器，与所述湿度传感器和所述增湿机构相连，用于根据所述空气湿度，控制所述增湿机构实现空气增湿。

优选地，所述增湿机构包括喷水器和储液器，所述喷水器与所述控制器相连；所述喷水器的第一端与所述空压机和所述中冷器之间的连接管道相连，所述喷水器的第二端与所述储液器相连。

优选地，所述增湿机构还包括与所述控制器相连的水泵；所述水泵设置在所述储液器和所述喷水器之间。

优选地，所述储液器包括水壶，所述水壶的一端与所述喷水器相连，所述水壶的第二端连接至所述燃料电池电堆的出气口。

优选地，所述燃料电池空气***还包括与所述控制器相连的第一截止阀和第二截止阀；所述第一截止阀设置在所述中冷器和所述燃料电池电堆的进气口之间，所述湿度传感器设置在所述中冷器和所述第一截止阀之间；所述第二截止阀设置在所述燃料电池电堆的出气口上。

优选地，所述第二截止阀的一侧连接有消音器。

优选地，所述水壶的一端与所述第二截止阀和所述消音器之间的连接管路相连。

优选地，所述第一截止阀和第二截止阀均为蝶阀；所述喷水器为多孔喷水器。

优选地，所述燃料电池电堆为质子交换膜式氢燃料电池电堆；所述空压机为离心式空压机；所述中冷器为水冷式中冷器。

一种汽车，包括所述燃料电池空气***。

本实用新型，空气滤清器、空压机、中冷器和燃料电池电堆依次通过管路连接，且中冷器安装在燃料电池电堆上，形成连接管道，湿度传感器，设置在中冷器和燃料电池电堆之间，用于检测空气湿度；增湿机构，设置在空压机和中冷器之间，用于实现空气增湿；控制器，与湿度传感器和增湿机构相连，用于根据空气湿度，控制增湿机构实现空气增湿。通过湿度传感器检测连接管道中空气的具体湿度，与目标湿度进行比较，并通过控制器控制增湿机构对连接管道中的空气进行实现增湿，最终达到目标湿度；控制器、湿度传感器和增湿机构三者配合可以便于控制燃料电池空气***的湿度，相比结构复杂且价格昂贵的增湿器方案更加简单有效，且价格低廉，实用性好。

附图说明

图1是本实用新型中燃料电池空气***的流程图。

其中，1、空气滤清器；2、空压机；3、中冷器；4、燃料电池电堆；5、控制器；6、湿度传感器；7、增湿机构；71、喷水器；72、储液器；73、水泵；8、第一截止阀；9、第二截止阀；10、消音器。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“径向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型实施例提供一种燃料电池空气***，参照图1，燃料电池空气***包括依次连接的空气滤清器1、空压机2、中冷器3和燃料电池电堆4，还包括控制器5、湿度传感器6和增湿机构7；湿度传感器6，设置在中冷器3和燃料电池电堆4之间，用于检测空气湿度；增湿机构7，设置在空压机2和中冷器3之间，用于实现空气增湿；控制器5，与湿度传感器6和增湿机构7相连，用于根据空气湿度，控制增湿机构7实现空气增湿。

作为一示例，空气滤清器1、空压机2、中冷器3和燃料电池电堆4依次通过管路连接。中冷器3采用螺栓安装在燃料电池电堆4上，形成连接管道。湿度传感器6，设置在中冷器3和燃料电池电堆4之间，用于检测空气湿度。增湿机构7，设置在空压机2和中冷器3之间，用于实现空气增湿。控制器5，与湿度传感器6和增湿机构7相连，用于根据空气湿度，控制增湿机构7实现空气增湿。通过湿度传感器6检测连接管道中空气的具体湿度，与目标湿度进行比较，并通过控制器5控制增湿机构7对连接管道中的空气进行实现增湿，最终达到目标湿度；控制器5、湿度传感器6和增湿机构7三者配合可以便于控制燃料电池空气***的湿度，相比结构复杂且价格昂贵的增湿器方案更加简单有效，且价格低廉，实用性好。

本示例中，空气滤清器1可采用燃料电池***专用空气滤清器，湿度传感器6可采用普通的湿度传感器，控制器5可采用为常用的燃料电池控制器，在燃料电池工作期间，在空压机2的增压作用下，新鲜空气通过空气滤清器1进行颗粒及化学物质过滤后进入空压机2，此时空气湿度、压力上升，经过中冷器3降低进气湿度，然后进入燃料电池电堆4进行反应，反应后的气体排入大气中，燃料电池空气***的进气流量通过控制器5控制空压机2的转速来调整。本燃料电池空气***通过增湿机构7往连接管道喷水达到空气增湿的目的，取代目前采用复杂、昂贵的增湿器进行增湿的方案，达到简化燃料电池空气子***结构，降低燃料电池应用成本的目的。

在一实施例中，参照图1，增湿机构7包括喷水器71和储液器72，喷水器71与控制器5相连；喷水器71的第一端与空压机2和中冷器3之间的连接管道相连，喷水器71的第二端与储液器72相连。

作为一示例，介绍了增湿机构7包括喷水器71和储液器72，喷水器71与控制器5相连；喷水器71的第一端与空压机2和中冷器3之间的连接管道相连，喷水器71的第二端与储液器72相连；控制器5接收到湿度传感器6传递的信号对连接管道的空气湿度进行判断，以确定空气湿度是否正常，然后控制喷水器71是否进行喷水。需要进行增湿时，控制器5控制喷水器71工作，喷水器71从储液器72内吸水，然后输送至空压机2和中冷器3之间的连接管道内，这样设置便于控制燃料电池空气***的湿度，相比结构复杂且价格昂贵的增湿器方案更加简单有效，且价格低廉，实用性好。

在一实施例中，参照图1，增湿机构7还包括与控制器5相连的水泵73；水泵73设置在储液器72和喷水器71之间。

本示例中，介绍了增湿机构7还包括水泵73，水泵73采用与控制器5相连的电子水泵，水泵73设置在储液器72和喷水器71之间，可通过控制器5控制水泵73转速，从而控制喷水器71的喷水速率，便于控制燃料电池空气***的湿度。

在一实施例中，参照图1，储液器72包括水壶，水壶的一端与喷水器71相连，水壶的第二端连接至燃料电池电堆4的出气口。

本示例中，介绍了储液器72包括水壶，水壶采用塑料水壶，水壶的一端与喷水器71相连，水壶的第二端连接至燃料电池电堆4的出气口，这样水壶可以从外部加水，也可以从燃料电池电堆4的出气口的连接管道中收集液态水，提高设备实用性。

在一实施例中，参照图1，燃料电池空气***还包括与控制器5相连的第一截止阀8和第二截止阀9；第一截止阀8设置在中冷器3和燃料电池电堆4的进气口之间，湿度传感器6设置在中冷器3和第一截止阀8之间；第二截止阀9设置在燃料电池电堆4的出气口上。

作为一示例，介绍了燃料电池空气***还包括与控制器5相连的第一截止阀8和第二截止阀9，第一截止阀8设置在中冷器3和燃料电池电堆4的进气口之间，湿度传感器6设置在中冷器3和第一截止阀8之间；第二截止阀9设置在燃料电池电堆4的出气口上，当燃料电池电堆4关闭时，控制器5控制入堆第一截止阀8和第二截止阀9关闭，防止空气进入燃料电池电堆4；通过第二截止阀9的开度，可以便于调控进入燃料电池电堆4的空气压力。

在一实施例中，参照图1，第二截止阀9的一侧连接有消音器10。

作为一示例，介绍了第二截止阀9的一侧连接有消音器10，反应后的气体经过第二截止阀9离开燃料电池电堆4进入消音器10进行消音处理，然后排入大气中。消音器10采用塑料材料的燃料电池***专用消音器，可以减小噪音，提高设备实用性。

在一实施例中，参照图1，水壶的一端与第二截止阀9和消音器10之间的连接管路相连。

作为一示例，介绍了水壶的一端与第二截止阀9和消音器10之间的连接管路相连，这样设置水壶可以从连接管道中收集液态水，提高设备实用性。

在一实施例中，参照图1，第一截止阀8和第二截止阀9均为蝶阀；喷水器71为多孔喷水器。

本示例中，第一截止阀8和第二截止阀9均采用蝶阀，操控简单方便，第二截止阀9兼具背压阀功能。喷水器71采用普通汽车发动机上的气道喷射用的多孔喷水器，喷水更加均匀，可以提高增湿效率。

在一实施例中，参照图1，燃料电池电堆4为质子交换膜式氢燃料电池电堆；空压机2为离心式空压机；中冷器3为水冷式中冷器。

本示例中，介绍了燃料电池电堆4采用质子交换膜式氢燃料电池电堆，空压机2采用离心式空压机，中冷器3采用水冷式中冷器，这样设置在燃料电池工作期间，可以确保连接管道中空气快速安全流通，提高设备工作效率。

本实用新型实施例提供了一种汽车，参照图1，包括燃料电池空气***。

本示例中，喷水器71、水泵73、湿度传感器6、第一截止阀8、第二截止阀9和控制器5之间通过线束连接，进行信号传递。在燃料电池工作期间，在空压机2的增压作用下，新鲜空气通过空气滤清器1进行颗粒及化学物质过滤后进入空压机2，此时空气湿度、压力上升，经过中冷器3降低进气湿度，然后经过第一截止阀8进入燃料电池电堆4进行反应，反应后的气体经过第二截止阀9离开燃料电池电堆4进入消音器10进行消音处理，然后排入大气中。

燃料电池空气***的进气流量通过控制器5控制空压机2的转速来调整，进入燃料电池电堆4的空气压力通过第二截止阀9的开度来调整。

空气***的湿度控制如下：水壶中的水通过水泵73加压，然后通过喷水器71雾化喷入连接管道，由于空气经过空压机2压缩后湿度上升，最高可达200℃，经喷水器71雾化后的水进入高温的空气中后会蒸发成气态，并在管路中混合均匀，通过湿度传感器6检测管路中空气的具体湿度，与目标湿度进行比较，并通过控制器5控制水泵73、喷水器71实现闭环控制，最终达到目标湿度。当燃料电池电堆4关闭时，控制器5控制第一截止阀8和第二截止阀9关闭，防止空气进入电堆。

本燃料电池空气***通过增湿机构7往连接管道喷水达到空气增湿的目的，取代目前采用复杂、昂贵的增湿器进行增湿的方案，达到简化燃料电池空气子***结构，降低燃料电池应用成本的目的。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种燃料电池空气***，包括依次连接的空气滤清器、空压机、中冷器和燃料电池电堆，其特征在于，还包括控制器、湿度传感器和增湿机构；

所述湿度传感器，设置在所述中冷器和所述燃料电池电堆之间，用于检测空气湿度；

所述增湿机构包括喷水器、储液器和水泵，所述喷水器的第一端与所述空压机和所述中冷器之间的连接管道相连，所述喷水器的第二端与所述储液器相连；所述水泵设置在所述储液器和所述喷水器之间；

所述控制器，与所述湿度传感器、所述喷水器和所述水泵相连，用于根据所述空气湿度，控制所述增湿机构实现空气增湿。

2.根据权利要求1所述的燃料电池空气***，其特征在于，所述储液器包括水壶，所述水壶的一端与所述喷水器相连，所述水壶的第二端连接至所述燃料电池电堆的出气口。

3.根据权利要求2所述的燃料电池空气***，其特征在于，所述燃料电池空气***还包括与所述控制器相连的第一截止阀和第二截止阀；

所述第一截止阀设置在所述中冷器和所述燃料电池电堆的进气口之间，所述湿度传感器设置在所述中冷器和所述第一截止阀之间；

所述第二截止阀设置在所述燃料电池电堆的出气口上。

4.根据权利要求3所述的燃料电池空气***，其特征在于，所述第二截止阀的一侧连接有消音器。

5.根据权利要求4所述的燃料电池空气***，其特征在于，所述水壶的第二端与所述第二截止阀和所述消音器之间的连接管路相连。

6.根据权利要求3所述的燃料电池空气***，其特征在于，所述第一截止阀和第二截止阀均为蝶阀；所述喷水器为多孔喷水器。

7.根据权利要求1所述的燃料电池空气***，其特征在于，所述燃料电池电堆为质子交换膜式氢燃料电池电堆；所述空压机为离心式空压机；所述中冷器为水冷式中冷器。

8.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述燃料电池空气***。