专利名称：一种提高燃料电池寿命的空气系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于燃料电池领域，尤其涉及质子交换膜燃料电池空气增湿系统。
背景技术：
质子交换膜燃料电池可以用作车、船的动力装置。以质子交换膜燃料电池 为动力装置的发动机的工作方式与内燃机类似，必须连续不断地把氢燃料和氧 化剂送入电池，并连续排出反应产物水和一定的废热以维持电池物料与热的平 衡。所以为维持质子交换膜燃料电池发动机系统连续工作，通常包括空气系统、 氢气系统和冷却部分。空气系统向燃料电池提供具有一定压力、湿度温度的空 气量，保证氧化剂的供应；氢气系统提供具有相应压力、湿度和温度的氢气量， 满足还原剂的需求；冷却部分保证燃料电池需要的工作温度。
目前使用的质子交换膜燃料电池发动机的燃料电池的空气系统，包括燃料 电池堆、空气滤清器、风机、湿焓装换装置和空气尾排。现有的燃料电池的空 气系统可以满足正常情况下的空气增湿，其不足是当燃料电池发动机在怠速 启动和急剧加载时，由于系统没有开始正常工作，湿焓转换装置还不具有对干 空气进行充分增湿的能力，会使干空气进入燃料电池，干空气会降低燃料电池 的使用寿命。 发明内容
本实用新型就是克服现有空气系统存在的上述不足，提供的一种提高燃料 电池寿命的空气系统。
本实用新型的技术方案是 一种提高燃料电池寿命的空气系统，包括燃料 电池堆、空气滤清器、风机、湿焓装换装置和空气尾排，空气滤清器的空气出 口用管路连接风机的入口，风机的出口用管路连接湿焓转换装置的新鲜空气入 口，湿焓转换装置由增湿部分和分水部分组成，湿烚转换装置的新鲜空气出口 用管路连接燃料电池堆的空气入口，燃料电池堆的空气出口用管路连接湿焓转 换装置的废旧空气进口，其特征在于所述的空气系统中增设一个由控制器控 制的辅助增湿装置和水箱，辅助增湿装置的一端连接在水箱的出水口上，辅助
3增湿装置的另一端设两个接口 ，接在湿焓转换装置的增湿部分和分水部分之间。 本实用新型所述的一种提高燃料电池寿命的空气系统，其结构在于所述的 辅助增湿装置由喷头、电磁阀、水泵和控制器构成，喷头用封闭腔体封闭，封 闭腔体上设有两个接口，接在湿焓转换装置的增湿部分和分水部分之间，喷头 的进水口用管路与电磁阀出水端连接，电磁阀的进水端用管路与水泵的出水口 连接，水泵的进水口用管路与水箱的出水口连接，控制器用电路与电磁阀和水 泵连接。水箱与空气系统的分水器用管路连接。
本实用新型所述的一种提高燃料电池寿命的空气系统，其结构在于所述的 辅助增湿装置的控制器是单片机或者是在燃料电池控制系统中增设的辅助增湿 装置的控制模块。
本实用新型的工作原理是燃料电池发动机在怠速启动和急剧加载时，风 机将新鲜干燥的空气送进湿焓转换装置，这时，湿焓转换装置不具有对新鲜干 燥的空气加湿的能力。在燃料电池发动机怠速启动和急剧加载的同时，辅助增 湿装置的控制器向辅助增湿装置中的电磁阀和水泵发出指令，打开电磁阀，启 动水泵。新鲜干燥的空气从湿焓转换装置的出气口出来后进入辅助增湿装置， 辅助增湿装置通过水泵从水箱中抽取一定量的水，由喷头喷出将干燥的空气润 湿，经湿焓转换装置分水部分分离出液态大水滴后，新鲜湿润的空气进入电池 堆。从而使燃料电池发动机在怠速启动和急剧加载时，进入燃料电池堆的依然 是新鲜湿润的空气。
发动机第一次启动时，水箱内加满水，发动机正常运行时湿焓转换装置分 水部分分离出液态水和喷水回收的液态水回收到水箱，与喷水消耗的水量基本 相等，可实现消耗水和回收水平衡，不需频繁加水。
本实用新型的优点是能满足燃料电池发动机怠速启动和急剧变载时对燃料 电池空气系统的增湿需求，从而提高燃料电池发动机的使用寿命。
本实用新型共有二幅附图，其中
附图1为本实用新型的燃料电池空气系统结构示意图； 附图2为现有的燃料电池空气系统结构示意图。
附图中，1、料电池堆2、空气滤清器3、风机4、湿焓转换装置401、 增湿部分402、分水部分 5、空气尾排出口 6、辅助增湿装置601、喷头602、电磁阀 603、水泵7、水箱具体实施方式
以下结合附图给出的实施例对本实用新型作进一步说明。本实施例是在原 有的燃料电池的空气系统中，在水箱(7)的出水口和湿焓转换装置(4)的与 燃料电池堆(1)的空气出口连接的进口之间的通道上增设了一套辅助增湿装置
(6)，辅助增湿装置(6)由陶瓷喷头(601)、两位常闭电磁阀(602)、隔膜 水泵(603)构成，喷头(601)密封连接在湿焓转换装置(4)的增湿部分(401) 和分水部分(402)之间，陶瓷喷头(601)的进水口经过电磁阀(602)与水泵
(603)的出水口用管路连接，水泵(603)的进水口用管路连接水箱(7)的出 水口。在燃料电池的原控制系统中增设一个辅助增湿装置的控制模块。控制模 块用电路与电磁阀(602)和水泵(603)的控制装置连接。
权利要求1、一种提高燃料电池寿命的空气系统，包括燃料电池堆(1)、空气滤清器(2)、风机(3)、湿焓装换装置(4)和空气尾排(5)，空气滤清器(2)的空气出口用管路连接风机(3)的入口，风机(3)的出口用管路连接湿焓转换装置(4)的新鲜空气入口，湿焓转换装置(4)由增湿部分(401)和分水部分(402)组成，湿焓转换装置的新鲜空气出口用管路连接燃料电池堆(1)的空气入口，燃料电池堆(1)的空气出口用管路连接湿焓转换装置(4)的废旧空气进口，其特征在于所述的空气系统中增设一个由控制器控制的辅助增湿装置(6)和水箱(7)，辅助增湿装置(6)的一端连接在水箱(7)的出水口上，辅助增湿装置(6)的另一端设两个接口，接在湿焓转换装置(4)的增湿部分(401)和分水部分(402)之间。
2、根据权利要求1所述的一种提高燃料电池寿命的空气系统，其特征在 于所述的辅助增湿装置(6)由喷头(601)、电磁阀(602)、水泵(603)和控 制器构成，喷头(601)用封闭腔体封闭，封闭腔体上设有两个接口，接在湿焓 转换装置(4)的增湿部分(401)和分水部分(402)之间，喷头(601)的进 水口用管路与电磁阀(602)出水端连接，电磁阀(602)的进水端用管路与水 泵(603)的出水口连接，水泵(603)的进水口用管路与水箱(7)的出水口连 接，控制器用电路与电磁阀(602)和水泵(603)的控制装置连接。
3、 根据权利要求2所述的一种提高燃料电池寿命的空气系统，其特征在于 所述的水箱(7)与空气系统的分水器(8)用管路连接。
4、 根据权利要求3所述的一种提高燃料电池寿命的空气系统，其特征在于 所述的辅助增湿装置(6)的控制器是单片机或者是在燃料电池控制系统中增设 的辅助增湿装置(6)的控制模块。
专利摘要一种提高燃料电池寿命的空气系统，包括由通道连接的燃料电池堆、空气滤清器、风机、湿焓装换装置和空气尾排，空气系统中增设有辅助增湿装置和水箱，辅助增湿装置连接在水箱的出水口和湿焓转换装置的与燃料电池堆的空气进口之间连接的通道上。本实用新型的优点是可以满足燃料电池发动机怠速启动和急剧变载时对燃料电池空气系统的增湿需求，从而提高燃料电池发动机的使用寿命。
文档编号H01M8/24GK201360027SQ20082023203
公开日2009年12月9日 申请日期2008年12月22日 优先权日2008年12月22日
发明者鹏 丁, 侯中军, 孙茂喜, 王宇晨 申请人:新源动力股份有限公司