[发明专利]一种燃料电池系统及其空气湿度调节方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池系统及其空气湿度调节方法，其系统包括主干管道、控制器及其连接着的空气处理子系统和电堆运行子系统，电堆运行子系统包括若干个电堆单元，每一个电堆单元包括入口阀、引射器、电堆和出口阀，空气处理子系统通过入口阀与引射器的一次流入口连接，引射器的出口与电堆的进气口连接，电堆的排气口与主干管道的输入端连接，主干管道的输出端通过出口阀与引射器的二次流入口连接，引射器将空气处理子系统提供的干空气和主干管道提供的湿空气进行充分混合以调节进入电堆的空气湿度。本发明采用引射器替代传统的膜式增湿器，降低生产成本；通过多个电堆单元之间的相互调节，提高系统内部多个电堆的使用寿命以降低经济损失。

技术领域

本发明涉及燃料电池应用技术领域，具体是涉及一种燃料电池系统及其空气湿度调节方法。

背景技术

当燃料电池系统在工作时，进入系统内部电堆的空气需要有一定的湿度要求。现有的燃料电池系统主要通过在电堆入口设置膜式增湿器来提高进入电堆的空气湿度，但是膜式增湿器具有体积大、价格高等缺点；此外，现有的燃料电池系统往往设置单个电堆，当该电堆内部出现空气湿度不足的情况时，若通过强行提高该电堆的运行功率来促使该电堆内部的含水量增加，可以提高电堆内部的空气湿度，但是可能会导致该电堆损坏而产生不可逆的经济损失；若无法对电堆内部的空气湿度进行合理调节，容易使得该电堆内部出现膜干或者水淹现象，从而影响该电堆的正常使用。

发明内容

本发明提供一种燃料电池系统及其空气湿度调节方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

本发明实施例提供一种燃料电池系统，包括控制器、空气处理子系统、电堆运行子系统和主干管道，所述空气处理子系统与所述控制器连接，所述电堆运行子系统与所述控制器连接；所述电堆运行子系统包括第i电堆单元，所述第i电堆单元的第一输入端与所述空气处理子系统的输出端连接，所述第i电堆单元的输出端与所述主干管道的输入端连接，所述主干管道的输出端与所述第i电堆单元的第二输入端连接；

所述第i电堆单元包括第i入口阀、第i引射器、第i电堆和第i出口阀，所述空气处理子系统通过所述第i入口阀与所述第i引射器的一次流入口连接，所述第i引射器的出口与所述第i电堆的进气口连接，所述第i电堆的排气口与所述主干管道的输入端连接，所述主干管道的输出端通过所述第i出口阀与所述第i引射器的二次流入口连接；

所述空气处理子系统用于将外界空气进行压缩与去除杂质处理后得到干空气，所述主干管道用于收集所述电堆运行子系统排出的湿空气，所述第i引射器用于将所述空气处理子系统提供的干空气和所述主干管道提供的湿空气进行充分混合以调节进入所述第i电堆的空气的湿度，所述第i入口阀用于调节进入所述第i引射器的干空气的流量，所述第i出口阀用于调节进入所述第i引射器的湿空气的流量；

其中，i＝1，2，...，N；N为正整数，N≥2；N表示所述电堆运行子系统中包含的电堆单元个数。

进一步地，所述空气处理子系统包括空滤器、空压机和中冷器；

所述空滤器的输出端与所述空压机的输入端连接，所述空压机的输出端与所述中冷器的输入端连接，所述中冷器的输出端与所述第i电堆单元的第一输入端连接；外界空气依次经过所述空滤器、所述空压机和所述中冷器的处理后得到干空气。

进一步地，所述空气处理子系统还包括温度传感器和湿度传感器；

所述温度传感器用于检测所述中冷器输出的干空气的温度并将其反馈至所述控制器，所述湿度传感器用于检测所述中冷器输出的干空气的湿度并将其反馈至所述控制器。

进一步地，所述第i电堆单元还包括第i压力传感器、第i入口侧湿度传感器和第i出口侧湿度传感器；