[发明专利]空气加热装置、燃料电池和车辆

说明书

本发明提供了一种空气加热装置、燃料电池和车辆。其中，空气加热装置，包括：空压机、副中冷器、增湿器和电堆；所述电堆的空气出口与副中冷器的第一进气口连通，所述副中冷器的第一出气口与增湿器的湿入口连通，空压机的出口与副中冷器的第二进气口连通，所述副中冷器的第二出气口与增湿器的空气入口连通，所述增湿器的出口与电堆的空气入口连通。解决了增湿器出口的湿度较低时限制电堆入口的湿度的问题。

技术领域

本发明属于新能源技术领域，尤其是涉及一种空气加热装置、燃料电池和车辆。

背景技术

燃料电池是将氢气和氧气的化学能转化为电能的一种装置，氢燃料电池对工作环境非常挑剔，适宜的温度、湿度和压力，都对燃料电池的性能举足轻重。现有的燃料电池系统的空气子系统中的增湿器就是利用反应生成的水来对入口空气进行加湿，给燃料电池提供一个湿度较好的反应环境。

目前所有增湿器的工作原理是对流和扩散，湿气和干气流动方向相反，湿气和干气之间有一层可渗透的膜层或者小孔结构层，湿气的水分子、小水珠可以向干气侧渗透扩散,从而达到利用湿气加湿干气的效果。

现有技术存在以下缺陷：

1、增湿器依靠的是水分子的浓度差来进行扩散，增湿器出口的湿度较低时会限制电堆入口的湿度。

2、增湿器干侧和湿侧互相扩散的不止是水分子，氮气和氧气的浓度不同也会在增湿器干、湿两腔之间扩散。当电堆出口的氮气浓度较大时，会向入口扩散，导致电堆空气入口的氮气浓度增大，从而导致氧气浓度降低，进一步降低燃料电池的发电性能。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种空气加热装置、燃料电池和车辆，至少部分的解决现有技术中存在的增湿器出口的湿度较低时会限制电堆入口的湿度问题。

第一方面，本公开实施例提供了一种空气加热装置，包括：空压机、副中冷器、增湿器和电堆；

所述电堆的空气出口与副中冷器的第一进气口连通，所述副中冷器的第一出气口与增湿器的湿入口连通，空压机的出口与副中冷器的第二进气口连通，所述副中冷器的第二出气口与增湿器的空气入口连通，所述增湿器的出口与电堆的空气入口连通。

可选的，还包括主中冷器，所述主中冷器设置在副中冷器的第二出气口与增湿器的空气入口之间，所述主中冷器的入口与副中冷器的第二出气口连通，所述主中冷器的出口与增湿器的空气入口连通。

可选的，所述空压机与副中冷器之间设置三通阀。

可选的，所述三通阀的一个出口与副中冷器的第二进气口连通，所三通阀的另一个出口与尾排管连通。

可选的，所述增湿器的排气口与尾排管连通的管道上设置节气门。

可选的，所述尾排管上设置尾排汇流管，所述增湿器的排气口与尾排汇流管连通。

可选的，所述空气机的入口处设置流量计，所述流量计的出口与空气机的出口连通。

可选的，空压机产生的高温空气通过副中冷器对电堆出口空气进行加热，电堆出口空气与空压机输出的高温空气进行热交换后；

空压机输出的高温空气通过主中冷器进行散热，得到降温空气，降温空气输入增湿器的空气入口，降温空气为将空压机输出的高温空气降低到满足电堆入口设定温度得到的；

加热后的电堆出口空气输入到增湿器的湿入口，加热后的电堆出口空气在增湿器中对降温空气进行增湿后，将增湿后的降温空气输入电堆。

第二方面，本公开实施例还提供了一种燃料电池，包括第一方面任一所述的空气加热装置。

第三方面，本公开实施例还提供了一种车辆，包括第一方面任一所述的空气加热装置。