[发明专利]一种增湿器、车辆、燃料电池系统及其增湿系统

说明书

本发明涉及一种增湿器、车辆、燃料电池系统及其增湿系统。增湿器包括增湿部分、去湿部分以及跨设在两部分上以实现两部分的水分传导的传导介质，增湿部分包括干空气进口和湿空气出口，去湿部分包括湿空气进口和去湿空气出口，增湿器还包括水容器，水容器通过补水管与所述传导介质连接，增湿器还包括控制补水管的补水量的流量控制阀。本发明提供一种新型湿度可调增湿器，增湿器自带水容器，水容器可实现充水或者在反应过程中补水，并通过流量控制阀控制向传导介质补水的水量，使得在传导介质的水分不足以满足增湿部分的水分需求时，可通过水容器及流量控制阀等补充定量的水分，从而满足对干空气补水湿度的控制，实现湿度的合理调配。

技术领域

本发明涉及一种增湿器、车辆、燃料电池系统及其增湿系统。

背景技术

随着环境和能源等问题的日益突出，燃料电池汽车被认为是替代内燃机汽车的未来发展方向之一。燃料电池以氢气和氧气为燃料，具有效率高、无污染、功率密度高、低温启动等优点，受到人们越来越多的关注。目前，世界各大汽车公司都逐渐推出了自己的燃料电池车辆，如丰田的Mirai等，燃料电池汽车市场具有广阔的发展前景。

增湿系统是质子交换膜燃料电池中最重要的子系统之一，主要分为自增湿和外增湿两类。自增湿是将增湿技术集成至燃料电池，无需外加增湿装置，这种增湿对电堆选型及系统控制具有较高要求。另外一类为外增湿，主要方法为在反应气体前（通常为空气侧）增加一个增湿器，对进气进行增湿。因此，燃料电池空气侧增湿系统的设计与控制是一项关键核心技术。

申请公布号为CN106532085A的专利公开了一种用于控制燃料电池膜加湿器加湿量的设备和方法，该专利通过调节组成用于燃料电池膜加湿器的中空纤维膜内部和外部之间的湿气体的分压力差，来相对于供应至燃料电池的空气侧湿度控制。具体实施方法：当所测量的湿度等于或大于参考值时，通过减小或阻塞从燃料电池供应至膜加湿器的湿空气量，来增加膜加湿器的中控纤维膜的压力；当所测量的湿度小于参考值时，通过阻塞膜加湿器的出口来增加膜加湿器的中空纤维内部和外部的压力。通过改变压力来控制湿度的上述方法有两个方面缺点：1）内部压力的增加使对空压机的负荷增大，内部压力的降低会影响燃料电池性能；2）压力的变化影响膜两侧的压差，容易造成膜机械损伤。

公开号为CN1567624A的专利公开了一种高效燃料电池的增湿系统，该空气输送装置的出口与燃料电池堆的空气进口连接，该燃料电池堆的空气出口与增湿器的湿空气进口连接，增湿器的去湿空气出口与大气相通。但是，此专利增湿程度依赖电堆产生的水量大小，不具备湿度调节能力，不能实现有效湿度调节。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可囤积水分并在增湿部分缺水时进行水分补偿的增湿器；本发明的目的还在于提供一种使用上述增湿器的燃料电池增湿系统、燃料电池系统和车辆。

为实现上述目的，本发明的增湿器采用如下的方案：

方案1：增湿器包括增湿部分、去湿部分以及跨设在两部分上以实现两部分的水分传导的传导介质，增湿部分包括干空气进口和湿空气出口，去湿部分包括湿空气进口和去湿空气出口，增湿器还包括水容器，水容器通过补水管与所述传导介质连接，增湿器还包括控制补水管的补水量的流量控制阀。

有益效果：本发明提供一种新型湿度可调增湿器，增湿器自带水容器，水容器可实现充水或者在反应过程中补水，并通过流量控制阀控制向传导介质补水的水量，使得在传导介质的水分不足以满足增湿部分的水分需求时，可通过水容器及流量控制阀等补充定量的水分，从而满足对干空气补水湿度的控制，实现湿度的合理调配。

方案2：在方案1的基础上进一步作如下改进，增湿器还包括气液分离器，气液分离器与所述湿空气进口连接以对进入增湿器的湿空气进行气液分离，气液分离器的液路与所述水容器连接、气路通向所述去湿空气出口。

有益效果：气液分离器的设置以及与水容器的结合可实现对湿空气的气液分离及液体收集、储存，实现自动储水的功能。