一种燃料电池发动机预增湿系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种燃料电池发动机预增湿系统，包括空气压缩机、外置增湿器、喷雾混合罐、电堆、储水箱；空气压缩机的出气口依次与外置增湿器、喷雾混合罐和电堆相连，电堆的出口通过外置增湿器与储水箱的进水口相连，储水箱的出水口与喷雾混合罐的进口相连，喷雾混合罐的进口处设有雾化喷头。该系统使得能够在燃料电池发动机初始开机阶段或低载运行阶段，通过在储水箱中预存少量水，并通过喷雾混合罐直接以喷雾增湿的方式对进气进行增湿，从而能够有效避免开机阶段或低载运行阶段，增湿不足导致的质子交换膜过于干燥而出现低电压现象，进而延迟电堆使用寿命；同时储水箱能够收集电堆尾排气中的水分，无需额外增加水源，能够节省资源。资源。资源。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池发动机预增湿系统


[0001]本技术涉及燃料电池领域，具体涉及一种燃料电池发动机预增湿系统。

技术介绍

[0002]目前全球能源利用资源主要是煤炭石油等化石能源，但其对环境的破坏以及资源不断枯竭的问题不可忽视。早在上个世纪70年代，美国有关部门就建议采用氢能代替传统的化石能源，来解决上述存在关联的两大全球问题。自那以后的四五十年间，世界各地的研究机构和高校投入了大量的人力物力到氢能这个领域，以推动氢能经济的全面形成，氢是一种理想的能量载体，拥有十分优异的性能，例如质量轻、能量转换效率高、无污染等。最重要的是可以通过电化学的方法，利用燃料电池将储存在氢气中的化学能转化为电能，其转换效率要比内燃机和火力发电高得多。正因为如此，氢燃料电池受到了很多汽车制造商的青睐，希望用氢燃料电池汽车代替传统内燃机汽车。氢燃料电池汽车和传统的内燃机汽车相比，有两大特点：第一，无污染，第二，能量转换效率高。氢燃料电池(Hydrogen Fuel Cell)，是将氢气和氧气化合产生电、水、热的电化学装置。只要保证燃料供给，氢燃料电池将会连续发电。整个化学反应过程安静、无污染，燃料电池与电池都是将化学能转化为电能的装置，有许多相似之处，他们的不同点在于，燃料电池是能量的转化装置，电池是能量储存装置。与传统的热机相比，它不需要工质在高温热源与低温热源之间循环，其理想能量转换效率不受卡诺循环的限制，因此能量转换效率较高。而且于能量转换过程中没有燃烧过程，燃料电池发电过程中的污染也比传统热机少得多。
[0003]质子交换膜燃料电池中膜的水含量会直接影响质子在膜内的传导，从而影响电池的性能，因此必须采取增湿或保湿方法保证膜的湿润性。目前燃料电池车常用的空气增湿方式是外置增湿器的方式，该方式利用反应过程中生产的水，对空气进气进行增湿，该方式的弊端是在，开机阶段或低载阶段，空气流量大，产生的水分少，此时的尾排气体不足以将进气充分增湿，导致质子交换膜过于干燥，从而出现低电压现象。

技术实现思路

[0004]本技术提供一种燃料电池发动机预增湿系统，在初始开机阶段或发动机长期未运行的低载运行阶段，通过直接喷雾增湿的方式对进气进行增湿，有效避免了质子交换膜出现干燥导致电池性能下降的问题。
[0005]为实现上述目的，本技术采用以下技术方案实现：
[0006]一种燃料电池发动机预增湿系统，包括空气压缩机、外置增湿器、喷雾混合罐、电堆、储水箱；
[0007]所述空气压缩机的出气口依次与外置增湿器、喷雾混合罐和电堆相连，电堆的出口通过外置增湿器与储水箱的进水口相连，储水箱的出水口与喷雾混合罐的进口相连，喷雾混合罐的进口处设有雾化喷头。
[0008]作为上述方案的优选，还包空气过滤器、空气流量计，所述空气过滤器的出口与空
气压缩机的进气口相连，且两者的连接管道上设置有空气流量计。
[0009]作为上述方案的优选，所述外置增湿器上设有第一进口、第二进口、第一出口、第二出口，外置增湿器的第一进口与空气压缩机的出气口连接，第一出口与喷雾混合罐的进口连接，第二进口与电堆的出口连接，第二出口与储水箱的进水口连接。
[0010]作为上述方案的优选，所述喷雾混合罐上开设有喷雾罐排水口。
[0011]作为上述方案的优选，所述储水箱上开设有排气口。
[0012]作为上述方案的优选，所述储水箱的进水口处设置有背压阀。
[0013]作为上述方案的优选，所述储水箱与喷雾混合罐的连接管道上设置有水增压器。
[0014]由于具有上述结构，本技术的有益效果在于：
[0015]1、本申请的燃料电池发动机预增湿系统，通过储水箱和喷雾混合罐的设置，使得能够在燃料电池发动机初始开机阶段或低载运行阶段，通过在储水箱中预存少量水，并通过喷雾混合罐直接以喷雾增湿的方式对进气进行增湿，从而能够有效避免开机阶段或低载运行阶段，增湿不足导致的质子交换膜过于干燥，出现低电压现象，进而延迟电堆使用寿命。
[0016]2、储水箱能够收集燃料电池电堆尾排气中的水分，不需要额外增加水源，能够节省资源。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0018]图1为本技术的结构示意图。
具体实施方式
[0019]下面将结合本技术的附图，对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0020]如图1所示，本实施例提供一种燃料电池发动机预增湿系统，包括空气压缩机3、外置增湿器4、喷雾混合罐12、电堆6、储水箱8；
[0021]所述空气压缩机3的出气口依次与外置增湿器4、喷雾混合罐12和电堆6相连，电堆6的出口通过外置增湿器4与储水箱8的进水口相连，储水箱8的出水口与喷雾混合罐12的进口相连，喷雾混合罐12的进口处设有雾化喷头11。
[0022]在本实施例中，还包空气过滤器1、空气流量计2，所述空气过滤器1的出口与空气压缩机3的进气口相连，且两者的连接管道上设置有空气流量计2。
[0023]在本实施例中，所述外置增湿器4上设有第一进口A1、第二进口A2、第一出口B1、第二出口B2，外置增湿器4的第一进口A1与空气压缩机3的出气口连接，第一出口B1与喷雾混合罐12的进口连接，第二进口A2与电堆6的出口连接，第二出口B2与储水箱8的进水口连接。
[0024]在本实施例中，所述喷雾混合罐12上开设有喷雾罐排水口5。
[0025]在本实施例中，所述储水箱8上开设有排气口9。
[0026]在本实施例中，所述储水箱8的进水口处设置有背压阀7。
[0027]在本实施例中，所述储水箱8与喷雾混合罐12的连接管道上设置有水增压器10。
[0028]上述结构的工作过程原理：
[0029]空气经过空气过滤器1、空气流量计2、进入空气压缩机3，经空气压缩机3增压后进入外置增湿器4，然后流经喷雾混合罐12，经过喷雾增湿后进入电堆6进行反应；反应后的尾气进入外置增湿器4，对进口空气进行增湿，随后流经为空气路调节压力的背压阀7，进入储水箱8，一部分水留在储水箱8，一部分水直接随排气口9排出，储水箱8的水经水增压器10增压后，由雾化喷头11喷射进喷雾混合罐12，将空气进气进行增湿。在电压恢复正常后可以通过停止雾化喷头11来关闭喷雾增湿，并只通过外置增湿器4利用收集的电堆6反应产生的水分进行增湿。
[0030]在燃料电池发动机初始开机阶段或低载运行阶段，由于空气流量大，燃料电池电堆6反应产生的水分少，致使电堆6尾气中的水不足以快速将质子交换膜进行湿润。针对此问题，本实施例增设了喷雾混合罐12和储水箱8，使得能够通过在储水箱8中预存少量水，并通过喷雾混合罐12直接以喷雾增湿的方式对进气进行增湿。这样就能够有效避免开机阶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池发动机预增湿系统，其特征在于：包括空气压缩机、外置增湿器、喷雾混合罐、电堆、储水箱；所述空气压缩机的出气口依次与外置增湿器、喷雾混合罐和电堆相连，电堆的出口通过外置增湿器与储水箱的进水口相连，储水箱的出水口与喷雾混合罐的进口相连，喷雾混合罐的进口处设有雾化喷头。2.根据权利要求1所述的燃料电池发动机预增湿系统，其特征在于：还包空气过滤器、空气流量计，所述空气过滤器的出口与空气压缩机的进气口相连，且两者的连接管道上设置有空气流量计。3.根据权利要求1所述的燃料电池发动机预增湿系统，其特征在于：所述外置增湿器上设有第一进口、第二进口、第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦连庆，海国良，张华农，熊云，江洪春，董志亮，于强，唐廷江，
申请(专利权)人：武汉雄韬氢雄燃料电池科技有限公司，
类型：新型
国别省市：