[实用新型]一种燃料电池空气引射增湿装置及燃料电池

说明书

本实用新型提供了一种燃料电池空气引射增湿装置及燃料电池，涉及燃料电池设备的技术领域，包括电池电堆、空气输送机构、引射器和流量调节器；空气输送机构向电池电堆输送新鲜干燥的压缩空气，引射器将电池电堆产生的废气引射回空气输送机构处，对空气输送机构处新鲜空气加湿；流量调节器根据电池电堆工况控制引射废气流量，调节反应空气的湿度范围，缓解现有技术中存在的在不同工况下加湿能力不同，引起电堆水淹的情况，以及加湿器只具有加湿能力导致废气中资源浪费，燃料电池整体体积大，布局不方便的技术问题。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池设备技术领域，尤其是涉及一种燃料电池空气引射增湿装置及燃料电池。

背景技术

燃料电池发动机系统空气路，因空气被空压机压缩，温度提高，此时空压机出口温度很高，空气温度提高，湿度下降，燃料电池发动机系统工作时，阴极(空气侧)需对空气加湿，维持合理湿度，保证燃料电池膜活性，当燃料电池膜湿度较低时，电子传输速率较慢，该工况会降低膜的使用寿命。

现有技术中，由于燃料电池反应时，阴极侧产生大量水分，并通过空气吹出燃料电池，废气中湿度很高，通过加湿器将废气通入加湿器一侧，另一侧通入新鲜干空气，通过加湿器换湿，废气中水分带入新鲜干空气侧，加湿新鲜干空气。

现有技术中，加湿器加湿的方案存在以下问题：(1)加湿器外侧端口连接电堆入口，内侧端口连接电堆出口，燃料电池电堆运行过程中，由于结构原因，阴极压损较大，导致加湿器两端压差较大，容易内部结构破损，内漏增大问题：废气中水分大量进入新鲜干空气侧，导致燃料电池电堆发生水淹，不利于燃料电池正常运行；(2)加湿器由于结构原因，加湿能力一定，在燃料电池功率较低工况，空气需求量较少，流速较慢，新鲜干空气经加湿，湿度过大，不利于燃料电池正常运行；特别冷启动工况，过多水分子在低温的燃料电池催化剂处快速结冰，阻碍化学反应进行，增加燃料电池冷启动难度；(3)加湿器体积较大，使用过程中，降低燃料电池发动机系统体积功率密度，增加整体零部件布局难度；(4)燃料电池发动机系统峰值功率运行时，空压机功率消耗较大，占BOP零部件消耗总功率的90％以上，占燃料电池输出功率20％以上，这是燃料电池发动机系统整体效率不高的主要原因；(5)排出的废气中含有大量能量未利用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种燃料电池空气引射增湿装置及燃料电池，以缓解现有技术中存在的加湿器加湿能力一定，导致电池电堆局部工况易发生水淹，以及加湿器只具有加湿能力导致废气资源浪费，燃料电池整体体积大，布局不方便等技术问题。

本实用新型提供的一种燃料电池空气引射增湿装置，包括：电池电堆、空气输送机构、引射器和流量调节器；

所述空气输送机构与所述电池电堆的入口端连接，所述电池电堆的出口端分别与所述流量调节器和所述引射器的引射端连接，所述引射器的入口端、出口端分别与所述空气输送机构和所述电池电堆的空气入口端连接，所述引射器用于将所述电池电堆产生的废气引射回所述空气输送机构处，对所述空气输送机构处的新鲜空气加湿，所述流量调节器用于调节所述引射器引射废气的流量，调节电池电堆内压力。

在本实用新型较佳的实施例中，所述流量调节器包括背压阀和流量控制器；

所述电池电堆的出口端分别与所述背压阀和所述引射器的引射端连接，所述流量控制器分别与所述背压阀和燃料电池系统控制器电信号连接，所述流量控制器用于根据所述电池电堆的功率控制所述背压阀的开度，从而控制引射流量、电池电堆内部压力。

空压机控制器用于给空压机电机供电、反馈故障；燃料电池系统控制器用于给空压机控制器发送控制信号。

在本实用新型较佳的实施例中，所述流量调节器还包括气体出口部和三通；

所述电池电堆的出口端通过所述三通分别与所述背压阀的入口端和所述引射器引射端连接，所述电池电堆通过所述三通分别向所述背压阀和所述引射器输送废气，所述背压阀出口端与所述气体出口部连通。