一种燃料电池空气增湿装置、燃料电池测试系统和车辆制造方法及图纸

本发明专利技术涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池空气增湿装置、燃料电池发动机测试系统和车辆，所述燃料电池包括电堆，所述电堆包括进气口和尾排口，所述空气增湿装置包括连接在电堆进气口和尾排口的膜加湿器系统，所述膜加湿器系统通过电堆尾排的高温高湿气体对将要进入到电堆进气口内的气体进行增湿升温；本发明专利技术通过大流量下尾排高温高湿气体降温冷凝所需冷却水量较大问题进行了优化，通过采用尾排高温高湿气体对进气进行增湿升温，节省了能源消耗，同时大大减少了尾排对冷却水的需求，降低了能源消耗，提升了能源效率。提升了能源效率。提升了能源效率。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池空气增湿装置、燃料电池测试系统和车辆


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，具体涉及一种燃料电池空气增湿装置、燃料电池测试系统和车辆。

技术介绍

[0002]燃料电池发动机作为一种新型的绿色动力源，因其所具有的高效率和低排放等优良特性，正逐渐成为车载发动机的研发重点之一。燃料电池发动机是基于负载的输出，对于整车而言具有良好的控制性；同时，燃料电池发动机的能量输出为电能，简化了传统汽车的传动和调速结构。尽管燃料电池发动机与内燃机相比具有众多优点，但是燃料电池发动机要取代内燃机成为汽车发动机的主流，还有许多问题需要解决。其中燃料电池发动机的核心部件燃料电池电堆的测试存在较大问题，150kW大功率燃料电池电堆测试，空气系统流量为10000SLPM左右，测试设备对空气系统的整体温度、湿度、流量和压力控制精度存在缺陷，且整体加湿所需能量和尾排降温所需能量较大。目前还没有能够较为节能且高精度控制燃料电池空气增湿的装置。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种节能且高精度控制的燃料电池空气增湿装置、燃料电池测试系统和车辆。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的第一种技术方案为：
[0005]一种燃料电池空气增湿装置，所述燃料电池包括电堆，所述电堆包括进气口和尾排口，所述空气增湿装置包括连接在电堆进气口和尾排口的膜加湿器系统，所述膜加湿器系统通过电堆尾排的高温高湿气体对将要进入到电堆进气口内的气体进行增湿升温。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的第二种技术方案为：
[0007]一种燃料电池测试系统，包括电堆、支撑框架以及上述的燃料电池空气增湿装置；
[0008]所述空气增湿装置设置在支撑框架上。
[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的第三种技术方案为：
[0010]一种车辆，包括上述的燃料电池空气增湿装置。
[0011]本专利技术的有益效果在于：通过大流量下尾排高温高湿气体降温冷凝所需冷却水量较大问题进行了优化，通过采用尾排高温高湿气体对进气进行增湿升温，节省了能源消耗，同时大大减少了尾排对冷却水的需求，降低了能源消耗，提升了能源效率。
附图说明
[0012]图1为本专利技术具体实施方式的一种燃料电池空气增湿装置使用时的结构示意图；
[0013]标号说明：1、气体流量控制分配系统；2、加湿预加热系统；3、膜加湿器系统；4、加湿罐系统；5、加湿路循环动能系统；6、加湿路控温系统；7、进堆前升温系统；8、燃料电池电堆；9、尾排控压系统；10、尾排降温系统；11、水汽分离系统；12、电控系统。
具体实施方式
[0014]为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
[0015]请参照图1，一种燃料电池空气增湿装置，所述燃料电池包括电堆，所述电堆包括进气口和尾排口，所述空气增湿装置包括连接在电堆进气口和尾排口的膜加湿器系统，所述膜加湿器系统通过电堆尾排的高温高湿气体对将要进入到电堆进气口内的气体进行增湿升温。
[0016]从上述描述可知，通过大流量下尾排高温高湿气体降温冷凝所需冷却水量较大问题进行了优化，通过采用尾排高温高湿气体对进气进行增湿升温，节省了能源消耗，同时大大减少了尾排对冷却水的需求，降低了能源消耗，提升了能源效率。
[0017]进一步的，所述装置还包括气体流量控制分配系统与电控系统，所述电控系统控制气体流量控制分配系统；
[0018]所述气体流量控制分配系统包括空气输送管和设置在空气输送管上的减压阀、流量控制阀、质量流量控制器和用于分配干湿流量的三通阀；
[0019]所述空气输送管与膜加湿器系统连通。
[0020]从上述描述可知，通过质量流量控制器，能够精确控制最终进堆流量，在低湿度下，由三通阀进行干湿流量分配，其中分配到湿气路的空气加湿后与干空气混合，得到低湿度气体，通常在气体温度50℃，湿度10％RH以下时使用；通过电控系统用于为装置的运行提供电能，并对各系统进行总控。
[0021]进一步的，所述气体流量控制分配系统与膜加湿器系统之间的空气输送管上设置有加湿预加热系统，所述加湿预加热系统包括第一功率调节器和设置在空气输送管上的第一加热器，所述第一功率调节器控制第一加热器，所述电控系统控制第一功率调节器。
[0022]从上述描述可知，通过第一功率调节器可以精确控制气体加热器输出功率，使气体达到预期的预加热温度。
[0023]进一步的，所述膜加湿器系统与电堆进气口之间还设置有加湿罐系统，所述加湿罐系统包括加湿罐。
[0024]从上述描述可知，通过加湿罐的设置，使得通过膜加湿器系统通过加湿罐的气体的湿度达到100％RH。
[0025]进一步的，所述加湿罐系统还包括加湿路循环动能系统，所述加湿路循环动能系统包括循环水管路和设置在循环水管路上的变频水泵；
[0026]所述循环水管路连接上加湿罐上；
[0027]所述电控系统控制变频水泵。
[0028]进一步的，所述循环水管路上设置有加湿路控温系统，所述加湿路控温系统包括板式换热器和板式换热器冷侧出口比例阀；
[0029]所述电控系统控制板式换热器冷侧出口比例阀。
[0030]从上述描述可知，通过加湿路控温系统可同时实现精确的露点温度控制，从而实现精确的湿度控制。
[0031]进一步的，所述加湿罐与电堆进气口之间还设置有进堆前升温系统，所述进堆前升温系统包括第二加热器和第二功率调节器；
[0032]所述第二功率调节器控制第二加热器，所述电控系统控制第二功率调节器；
[0033]所述气体流量控制分配系统通过进堆前升温系统与电堆进气口连通。
[0034]从上述描述可知，通过第二功率调节器可以对已经加湿的气体或将气体流量控制分配系统直接分配的气体进行升温控制，通过升温实现气体湿度的精确可控，实现气体入口温度的精确控制在含水量不变的情况下升高气体温度降低湿度，达到需求湿度。
[0035]进一步的，所述膜加湿器系统包括膜增湿器，所述膜增湿器包括干侧和湿侧，所述干侧与堆进气口连通；
[0036]所述湿侧包括湿侧进口和湿侧出口，所述湿侧进口与尾排口连通，所述湿侧出口上依次设置有尾排控压系统、尾排降温系统以及水汽分离系统；
[0037]所述电控系统控制尾排控压系统、尾排降温系统以及水汽分离系统。
[0038]从上述描述可知，通过尾排控压系统对整体进行压力控制，使进堆压力达到需求压力。
[0039]所述尾排控压系统包括空气输送管和设置在空气输送管上的比例阀和比例阀前后端压力传感器。
[0040]所述尾排降温系统包括板式换热器和相连的球阀，板式换热器冷侧的球阀和温度传感器、板式换热器热侧出口的温度传感器；已经通过膜增湿器进行部分降温的尾排气体，在换热器内进行降温，使温度降至接近室温，这样尾气排放至实验室内管路时，不会出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池空气增湿装置，所述燃料电池包括电堆，所述电堆包括进气口和尾排口，其特征在于，所述空气增湿装置包括连接在电堆进气口和尾排口的膜加湿器系统，所述膜加湿器系统通过电堆尾排的高温高湿气体对将要进入到电堆进气口内的气体进行增湿升温。2.根据权利要求1所述的燃料电池空气增湿装置，其特征在于，所述装置还包括气体流量控制分配系统与电控系统，所述电控系统控制气体流量控制分配系统；所述气体流量控制分配系统包括空气输送管和设置在空气输送管上的减压阀、流量控制阀、质量流量控制器和用于分配干湿流量的三通阀；所述空气输送管与膜加湿器系统连通。3.根据权利要求2所述的燃料电池空气增湿装置，其特征在于，所述气体流量控制分配系统与膜加湿器系统之间的空气输送管上设置有加湿预加热系统，所述加湿预加热系统包括第一功率调节器和设置在空气输送管上的第一加热器，所述第一功率调节器控制第一加热器，所述电控系统控制第一功率调节器。4.根据权利要求2所述的燃料电池空气增湿装置，其特征在于，所述膜加湿器系统与电堆进气口之间还设置有加湿罐系统，所述加湿罐系统包括加湿罐。5.根据权利要求4所述的燃料电池空气增湿装置，其特征在于，所述加湿罐系统还包括加湿路循环动能系统，所述加湿路循环动能系统包括循环水管路和设置在循环水管路上的变频水泵；所述循环水管路连接上加湿...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙贺，王森，向蔚，王永湛，甘全全，戴威，
申请(专利权)人：上海神力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：