[发明专利]燃料电池的空气系统和车辆

说明书

本公开涉及一种燃料电池的空气系统和车辆，燃料电池的空气系统包括具有加湿装置的供气回路、水分离装置和消声装置，水分离装置的出气口与消声装置连通，水分离装置的出水口通过排水回路与消声装置可断开地连通，加湿装置的排气口通过第一排气回路与水分离装置连通，加湿装置的排气口通过第二排气回路与消声装置连通，空气系统包括第一工作状态和第二工作状态，在第一工作状态，第一排气回路打开，排水回路和第二排气回路关闭；在第二工作状态，第一排气回路关闭，排水回路和第二排气回路打开。通过上述技术方案，能够对燃料电池所产生的水进行集中有序地排放，提高燃料电池的发电效率，并且能够有效地解决燃料电池遮挡排水口的问题。

技术领域

本公开涉及车辆技术领域，具体地，涉及一种燃料电池的空气系统和车辆。

背景技术

质子交换膜燃料电池是一种把存储在燃料中的化学能通过电化学反应直接转化为电能的发电装置，其电解质是一种固体有机膜，在增湿的情况下，该固体有机膜可传导质子，既作为电解质提供氢离子的通道，又作为隔膜隔离两极反应气体。其中，在膜的两侧是气体电极，由碳纸和催化剂组成，阳极为氢电极，阴极为氧电极。

在阳极侧和阴极侧分别不断地供给氢气和氧气，通过氧化还原反应，燃料电池就可以不断地对外输出电能，并同时产生水。为了排出多余的水，在相关技术中，通常通过增加水分离装置和储水装置对燃料电池氧化还原反应所产生的水进行排放管理。

然而，当前的水管理方式存在着以下问题：一是燃料电池乘用车通常将燃料电池布置在底盘位置，往往存在燃料电池遮挡排水口的问题，影响排水；二是燃料电池所排放的废气无论在高负荷工况还是低负荷工况下都需要经过水分离装置，导致排气的背压较大，燃料电池系统将废气排放到大气中需要克服较大的阻力、消耗较大的能量，造成燃料电池系统功耗过高，经济性低。

发明内容

本公开的目的是提供一种燃料电池的空气系统和车辆，以能够对燃料电池所产生的水进行集中有序地排放，提高燃料电池的发电效率，并且能够有效地解决燃料电池遮挡排水口的问题。

为了实现上述目的，本公开提供一种燃料电池的空气系统，所述燃料电池的空气系统包括具有加湿装置的供气回路、水分离装置和消声装置，所述水分离装置的出气口与所述消声装置连通，所述水分离装置的出水口通过排水回路与所述消声装置可断开地连通，所述加湿装置的排气口通过第一排气回路与所述水分离装置连通，所述加湿装置的排气口通过第二排气回路与所述消声装置连通，所述空气系统包括第一工作状态和第二工作状态，在所述第一工作状态，所述第一排气回路打开，所述排水回路和所述第二排气回路关闭；在所述第二工作状态，所述第一排气回路关闭，所述排水回路和所述第二排气回路打开。

可选地，所述排水回路上设置有电控阀，所述电控阀用于可控制地连通所述排水回路和所述第二排气回路。

可选地，所述排水回路的入水口与所述水分离装置的储水结构连接，所述排水回路的出水口与所述第二排气回路连接，并且所述排水回路的入水口高于所述排水回路的出水口。

可选地，所述排水回路的入水口与所述水分离装置的储水结构连接，所述排水回路的出水口与所述第二排气回路连接，并且所述排水回路的出水口的气压低于所述排水回路的入水口的气压。

可选地，所述加湿装置的排气口的下游设置有换向阀，所述换向阀包括进气口、第一排气口和第二排气口，所述进气口与所述加湿装置的排气口连通，所述第一排气口与所述第一排气回路连通，所述第二排气口与所述第二排气回路连通。

可选地，所述第一排气回路设置有第一开关阀，所述第一开关阀用于控制所述第一排气回路的通断，和/或，所述第二排气回路设置有第二开关阀，所述第二开关阀用于控制所述第二排气回路的通断。

可选地，所述空气系统还包括降压回路，所述供气回路包括中冷装置，所述降压回路连接在所述中冷装置的出口和所述加湿装置的排气口之间。