燃料电池的空气模块、燃料电池和动力设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种燃料电池的空气模块、具有该空气模块的燃料电池和具有该燃料电池的动力设备，所述燃料电池包括电堆，所述空气模块包括气液分离器、膨胀机和加热结构，所述气液分离器具有入口、出液口和出气口，所述气液分离器的入口用于连接电堆，所述膨胀机与所述气液分离器的出气口相连通，以回收所述出气口排出气体的动能，所述加热结构与气液分离器相连，并配置成对所述气液分离器升温。根据本实用新型专利技术实施例中的燃料电池的空气模块，常温状态下，通过加热结构发生热交换，可减少空气模块中的液态水，以降低对膨胀机叶轮的冲击；低温状态下，通过加热结构发生热交换，可减少空气模块中的冰粒，以降低对膨胀机叶轮的冲击。击。击。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池的空气模块、燃料电池和动力设备


[0001]本技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种燃料电池的空气模块、具有该空气模块的燃料电池和具有该燃料电池的动力设备。

技术介绍

[0002]在相关技术中，燃料电池的常温启动中，由于增湿器出口有液态水，而膨胀机叶轮受到气液两相冲击容易失效；燃料电池的冷启动过程中，由于增湿器出口有液态水，会有冰粒形成并冲击膨胀机叶轮使其失效；相关技术中，使用一个气液分离器来防止液态水进入膨胀机，但是由于通入气液分离器的液态水含量较高，且气液分离器的分液效率有限，部分液态水仍可随气体进入膨胀机中，不利于膨胀机的运行。

技术实现思路

[0003]本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本技术的一个目的在于提出一种燃料电池的空气模块，在常温状态，通过热交换，可减少液态水，以降低液态水对膨胀机的冲击；在低温状态，通过热交换，可减少冰粒，以降低冰粒对膨胀机的冲击。
[0004]本技术的另一个目的在于提出一种燃料电池，所述燃料电池包括前述的空气模块。
[0005]本技术的再一个目的在于提出一种动力设备，所述动力设备包括前述的燃料电池。
[0006]根据本技术实施例中的燃料电池的空气模块，所述燃料电池包括电堆，所述空气模块包括气液分离器、膨胀机和加热结构，所述气液分离器具有入口、出液口和出气口，所述气液分离器的入口用于连接电堆，所述膨胀机与所述气液分离器的出气口相连通，以回收所述出气口排出气体的动能，所述加热结构与气液分离器相连，并配置成对所述气液分离器升温。
[0007]根据本技术实施例中的燃料电池的空气模块，常温状态下，通过加热结构发生热交换，可减少空气模块中的液态水，以降低对膨胀机叶轮的冲击；低温状态下，通过加热结构发生热交换，可减少空气模块中的冰粒，以降低对膨胀机叶轮的冲击。
[0008]另外，根据本技术上述实施例中的燃料电池的空气模块，还可以具有如下附加的技术特征：
[0009]可选地，所述加热结构配置成分别连接所述气液分离器和所述电堆的换热通道，以在所述换热通道和所述气液分离器之间构造出换热循环回路。
[0010]可选地，所述加热结构包括第一管路和第二管路，所述第一管路的一端用于连接所述换热通道的出口，且另一端连接所述气液分离器，所述第二管路的一端用于连接所述换热通道的入口，且另一端连接所述气液分离器的出液口。
[0011]可选地，所述空气模块还包括空压件、温度调节件和湿度调节件，配置成用于驱动
气流，所述温度调节件与所述空压件相连，并配置成用于调节气流温度，所述湿度调节件的第一端连接所述温度调节件，且另一端用于连接所述电堆，并配置成用于调节气流湿度。
[0012]可选地，所述空气模块还包括旁通阀，所述旁通阀的一端与所述温度调节件相连，且另一端连接至所述膨胀机的上游，所述旁通阀被配置成在所述温度调节件内的气压达到预定阈值时打开。
[0013]可选地，所述旁通阀的另一端连接至所述气液分离器的入口。
[0014]可选地，所述湿度调节件还包括第三端和第四端，所述湿度调节件的第三端与所述电堆相连，以接收所述电堆内的水汽混合气，所述湿度调节件的第四端与所述气液分离器的入口相连，其中所述湿度调节件配置成利用所述电堆内的水汽混合气调节气流湿度。
[0015]可选地，所述湿度调节件的第二端与所述电堆之间连接有第一截止阀，所述湿度调节件的第三端与所述电堆之间连接有第二截止阀。
[0016]根据本技术实施例中的一种燃料电池，所述燃料电池包括电堆和上述的燃料电池的空气模块，所述空气模块与所述电堆相连。
[0017]根据本技术实施例中的一种动力设备，所述动力设备包括前述的燃料电池。
附图说明
[0018]图1是本技术一些实施例中的燃料电池的空气模块的示意图。
[0019]附图标记：
[0020]燃料电池1000，空气模块100，气液分离器10，膨胀机20，第一管路31，第二管路32，空压件40，温度调节件50，湿度调节件60，旁通阀71，第一截止阀72，第二截止阀73，空气过滤器80，电机90，电堆200，冷却通道300。
具体实施方式
[0021]本技术提出了一种燃料电池1000的空气模块100、具有该空气模块100的燃料电池1000和具有该燃料电池1000的动力设备，在常温状态，可减少液态水，以降低液态水对膨胀机20的冲击；在低温状态，可减少冰粒，以降低冰粒对膨胀机20的冲击。
[0022]下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
[0023]如图1所示，根据本技术实施例中的燃料电池1000的空气模块100，燃料电池1000包括电堆200，空气模块100包括气液分离器10、膨胀机20和加热结构，气液分离器10具有入口、出液口和出气口，气液分离器10的入口用于连接电堆200，膨胀机20与气液分离器10的出气口相连通，以回收出气口排出气体的动能，加热结构与气液分离器10相连，并配置成对气液分离器10升温。常温状态下，通过加热结构发生热交换，可减少空气模块100中的液态水，以降低对膨胀机20的叶轮的冲击；低温状态下，通过加热结构发生热交换，可减少空气模块100中的冰粒，以降低对膨胀机20的叶轮的冲击。
[0024]其中，在一般情况下，气液分离器10可对通过的气流进行气液分离，以将气流中的水分离出来，避免水对膨胀机20的叶轮造成冲击，导致膨胀机20损坏，但气液分离器10的分
离效果有限，且在燃料电池1000在低温启动时，空气模块100内会产生冰粒，冰粒在气流的驱动作用下，可对膨胀机20的叶轮进行冲击，因此，可通过在气液分离器10上连接加热结构，可以降低冰粒或水对膨胀机20的冲击。
[0025]当燃料电池1000常温运行时，电堆200内反应后的气流可通过入口进入气液分离器10中，其中，气液分离器10可对反应后的气流进行气液分离，即将反应后的气流中的水等液体分离出来，液体可从气液分离器10的出液口排出，随后，气流可从气液分离器10的出气口离开，并进入膨胀机20中，由膨胀机20回收气流中的动能，提高燃料电池1000能量的利用率；在此过程中，与气液分离器10相连接的加热结构，可对气液分离器10升温，使通过气液分离器10的气流中的水可升温气化，从而可减少气流中的水，降低气流中水对膨胀机20叶轮的冲击，以延长燃料电池1000的使用寿命。
[0026]当燃料电池1000低温运行时，电堆200内反应后的气流可通过入口进入气液分离器10中，同时，气液分离器10可对该气流进行气液分离，即将反应后的气流中的液体分离出来，液体可以从气液分离器10的出液口排出，随后，气流可通过气液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池的空气模块，所述燃料电池包括电堆(200)，其特征在于，所述空气模块包括：气液分离器(10)，所述气液分离器(10)具有入口、出液口和出气口，所述气液分离器(10)的入口用于连接电堆(200)；膨胀机(20)，所述膨胀机(20)与所述气液分离器(10)的出气口相连通，以回收所述出气口排出气体的动能；加热结构，所述加热结构与气液分离器(10)相连，并配置成对所述气液分离器(10)升温。2.根据权利要求1所述的空气模块，其特征在于，所述加热结构配置成分别连接所述气液分离器(10)和所述电堆(200)的换热通道，以在所述换热通道和所述气液分离器(10)之间构造出换热循环回路。3.根据权利要求2所述的空气模块，其特征在于，所述加热结构包括：第一管路(31)，所述第一管路(31)的一端用于连接所述换热通道的出口，且另一端连接所述气液分离器(10)；第二管路(32)，所述第二管路(32)的一端用于连接所述换热通道的入口，且另一端连接所述气液分离器(10)的出液口。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的空气模块，其特征在于，所述空气模块还包括：空压件(40)，配置成用于驱动气流；温度调节件(50)，所述温度调节件(50)与所述空压件(40)相连，并配置成用于调节气流温度；湿度调节件(60)，所述湿度调节件(60)的第一端连接所述温度调节件(50)，且另一端用于连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨奕，
申请(专利权)人：未势能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：