空气模块及燃料电池系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种空气模块及燃料电池系统，涉及燃料电池技术领域。该空气模块包括空压机、气液中冷器和电堆，空压机包括压端腔室和涡端腔室，压端腔室内安装有压端涡轮，涡端腔室内安装有涡端涡轮；气液中冷器包括第一通道和第二通道，压端腔室与第一通道的输入口流体连通，涡端腔室与第二通道的输出口流体连通；电堆包括进气口和排气口，进气口与第一通道的输出口流体连通，排气口与第二通道的输入口流体连通；第二通道内的流体与第一通道内的流体进行热交换。本实用新型专利技术提供的空气模块解决了现有技术中存在的混合尾气中的液态水滴冲击涡轮导致空压机使用寿命短的技术问题。滴冲击涡轮导致空压机使用寿命短的技术问题。滴冲击涡轮导致空压机使用寿命短的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
空气模块及燃料电池系统


[0001]本技术涉及燃料电池
，尤其是涉及一种空气模块及燃料电池系统。

技术介绍

[0002]燃料电池的空气模块包括空压机、气液中冷器、加湿器和阀门，空气模块为电堆阴极提供空气。为了将电堆尾排中气体的能量进行回收利用，一般采用带能量回收的空压机进行匹配。具体地，从电堆排出的带有液态水或气态水的混合尾气带动空压机涡端的涡轮转动，该混合尾气的动能和热能被空压机所利用，降低了空压机的耗能。
[0003]从电堆排出的带有液态水的混合尾气进入空压机涡端涡轮时，液态水滴会对涡轮进行冲击，使得涡轮不稳定且表面涂层脱落，降低了空压机的使用寿命。为了降低液体水滴对涡轮的影响，现有技术中，在系统中增设气液分离器，在尾气进入到空压机涡端前先经过气液分离器，气液分离器分离尾气内的液态水。但是，因为气液分离器的体积大，液态水分离效率低，从而导致燃料电池系统集成难度大，体积密度低和空压机能量回收效率低的问题。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种空气模块及燃料电池系统，以缓解现有技术中存在的混合尾气中的液态水滴冲击涡轮导致空压机使用寿命短的技术问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本技术提供的技术方案在于：
[0006]第一方面，本技术提供的空气模块包括：
[0007]空压机，所述空压机包括压端腔室和涡端腔室，所述压端腔室内安装有压端涡轮，所述涡端腔室内安装有涡端涡轮；
[0008]气液中冷器，所述气液中冷器包括第一通道和第二通道，所述压端腔室与所述第一通道的输入口流体连通，所述涡端腔室与所述第二通道的输出口流体连通；
[0009]电堆，所述电堆包括进气口和排气口，所述进气口与所述第一通道的输出口流体连通，所述排气口与所述第二通道的输入口流体连通；
[0010]其中，所述第二通道内的流体与所述第一通道内的流体进行热交换。
[0011]更进一步地，所述空气模块包括冷却组件，所述气液中冷器包括冷却通道，所述冷却通道与所述冷却组件流体连通，以与所述第一通道内的流体进行热交换。
[0012]更进一步地，所述冷却组件包括：
[0013]冷却管道，所述冷却管道与所述冷却通道串联；
[0014]泵体，所述泵体安装于所述冷却管道；
[0015]散热组件，所述散热组件安装于所述冷却管道，用于对所述冷却管道内的冷却介质进行降温。
[0016]更进一步地，所述散热组件包括散热器和/或风扇。
[0017]更进一步地，所述冷却组件还包括：
[0018]阀门，所述阀门安装于所述冷却管道，且设有分支口；
[0019]分支管道，所述分支管道的一端与所述分支口连通，另一端与所述冷却管道流体连通，且与所述散热组件并联。
[0020]更进一步地，所述电堆与所述冷却管道流体连通，且与所述冷却通道并联。
[0021]更进一步地，所述空气模块还包括加湿器，所述加湿器包括第三通道和第四通道；
[0022]所述第三通道的两端分别与所述第一通道和所述进气口流体连通；
[0023]所述第四通道的两端分别与所述排气口和所述第二通道流体连通。
[0024]更进一步地，所述进气口和所述第三通道之间，以及所述排气口与所述第四通道之间均安装有截止阀。
[0025]更进一步地，所述空气模块还包括空气滤清器，所述空气滤清器与所述压端腔室的输入口流体连通。
[0026]第二方面，本技术提供的燃料电池系统包括如上述任一项所述的空气模块。
[0027]综合上述技术方案，本技术所能实现的技术效果分析如下：
[0028]本技术提供的空气模块包括空压机、气液中冷器和电堆，空压机包括压端腔室和涡端腔室，压端腔室内安装有压端涡轮，涡端腔室内安装有涡端涡轮；气液中冷器包括第一通道和第二通道，压端腔室与第一通道的输入口流体连通，涡端腔室与第二通道的输出口流体连通；电堆包括进气口和排气口，进气口与第一通道的输出口流体连通，排气口与第二通道的输入口流体连通；第二通道内的流体与第一通道内的流体进行热交换。使用该空气模块时，自空压机的压端腔室内输出的高压高温气体流经第一通道流入电堆的进气口；自电堆的排气口排出的带有液态水的混合尾气流经第二通道流入空压机的涡端腔室；第一通道内的高压高温气体与第二通道内的混合尾气进行热交换，实现对高压高温气体的降温冷却，和对混合尾气中液态水的气化；进而实现进入空压机的涡端腔室为气态水，减少液态水对涡端腔室内的涡端涡轮的冲击，延长了空压机的寿命；并且，因为进入涡端腔室的尾气温度高，则进一步减少了空压机的功耗，提高了燃料电池系统的效率。利用气液中冷器的第二通道对尾气进行汽化，无需安装气液分离器，避免了燃料电池系统集成难度大、体积密度低和空压机能量回收效率低的问题。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1为本技术实施例提供的空气模块的结构示意图；
[0031]图2为本技术实施例提供的空气模块中气液中冷器仅使用第二通道内流体对第一通道内流体进行降温时，第二通道输出口的流体湿度随电堆电流变化的趋势图。
[0032]图标：
[0033]100
‑
空压机；110
‑
压端腔室；120
‑
涡端腔室；200
‑
气液中冷器；300
‑
电堆；310
‑
截止阀；410
‑
泵体；420
‑
阀门；430
‑
冷却管道；440
‑
散热器；450
‑
风扇；460
‑
分支管道；500
‑
加湿器；600
‑
空气滤清器。
具体实施方式
[0034]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0035]因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。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。
[0036]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空气模块，其特征在于，包括：空压机(100)，所述空压机(100)包括压端腔室(110)和涡端腔室(120)，所述压端腔室(110)内安装有压端涡轮，所述涡端腔室(120)内安装有涡端涡轮；气液中冷器(200)，所述气液中冷器(200)包括第一通道和第二通道，所述压端腔室(110)与所述第一通道的输入口流体连通，所述涡端腔室(120)与所述第二通道的输出口流体连通；电堆(300)，所述电堆(300)包括进气口和排气口，所述进气口与所述第一通道的输出口流体连通，所述排气口与所述第二通道的输入口流体连通；其中，所述第二通道内的流体与所述第一通道内的流体进行热交换。2.根据权利要求1所述的空气模块，其特征在于，所述空气模块包括冷却组件，所述气液中冷器(200)包括冷却通道，所述冷却通道与所述冷却组件流体连通，以与所述第一通道内的流体进行热交换。3.根据权利要求2所述的空气模块，其特征在于，所述冷却组件包括：冷却管道(430)，所述冷却管道(430)与所述冷却通道串联；泵体(410)，所述泵体(410)安装于所述冷却管道(430)；散热组件，所述散热组件安装于所述冷却管道(430)，用于对所述冷却管道(430)内的冷却介质进行降温。4.根据权利要求3所述的空气模块，其特征在于，所述散热组件包括散...

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