一种燃料电池整车尾排处理系统的制作方法

本发明涉及燃料电池，尤其涉及一种燃料电池整车尾排处理系统。

背景技术：

1、燃料电池在正常运行时，在外部空气进入电堆内部前，一般都需要进行加湿，以为电堆内部的电化学反应提供适当湿度的气体。现有空气加湿方法大多采用：电堆空气侧产生的液态水汽，对通过流经增湿器的空气进行加湿。现有增湿器结构大多为膜管式。随着燃料电池功率的增大，该类增湿器体积也随之增大，导致燃料电池系统体积过大且可靠性差。

2、现有技术也有用电堆尾排水进行喷淋增湿的方案，但由于尾排中水的主要形态为饱和汽态水，液态水占比较少，且无法收集较多的液态水，无法收集足够的尾排水用于入堆空气的增湿。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种燃料电池整车尾排处理系统，用以解决现有膜管式增湿器不适用于大功率燃料电池且喷淋增湿方案尾排水不够的问题。

2、一方面，本发明实施例提供了一种燃料电池整车尾排处理系统，包括水泵、多级串联的增湿单元，以及增湿控制器；其中，

3、每级增湿单元进一步包括液氢罐、第一换热器、分水件、喷淋装置、中冷器、空压机和尾排控制器；其中，

4、空压机的输出端依次经中冷器、喷淋装置后接电堆的空气入口；

5、液氢罐的输出端经第一换热器的支路一接电堆的氢气入口；

6、电堆的空气尾气出口依次经第一换热器的支路二、分水件的出水口后接喷淋装置的供水端；且第一换热器的支路一、支路二的管道长度设置使得出堆空气尾气中超过预设比例的水蒸气发生冷凝；

7、尾排控制器，用于接收到燃料电池的开机指令后，控制液氢罐打开；以及，启动电子负载电路，将燃料电池电流拉载至设定值；以及，识别分水件开始分水后，启动喷淋装置直到燃料电池关闭。

8、上述技术方案的有益效果如下：对换热管道的长度进行了限定，采用液氢中氢气温度低的特性，与出堆尾排空气进行换热，提高尾排中液态水的冷凝比例，便于分水件对液态水进行收集。利用分水后的液态水，通过喷淋装置将液态水转化高压喷雾，对入堆空气进行喷淋增湿；经过第一换热器的换热后，尾排中超过(1-预设比例)％的水蒸气转换成液态水，进而降低了系统尾排处的白雾生成几率，提升了对后车视野的影响，保证燃料电池车辆的行驶安全性。

9、基于上述系统的进一步改进，该燃料电池整车尾排处理系统还包括：

10、分水监测单元，设于分水件的排水口与喷淋装置的供水端之间，用于获取分水件是否开始分水的监测数据，发送至尾排控制器。

11、进一步，尾排控制器执行如下程序：

12、接收到燃料电池的开机指令后，控制液氢罐打开，燃料电池启动；

13、启动燃料电池的电子负载电路，将燃料电池电流拉载至设定值；

14、通过分水监测单元识别分水件开始分水后，启动喷淋装置；

15、接收到燃料电池的关机指令后，关闭液氢罐、喷淋装置，关闭燃料电池。

16、进一步，分水监测单元进一步包括设于分水件的排水口与喷淋装置的供水端之间管道内壁上的液压传感器、液体流量传感器中的至少一个。

17、进一步，所述第一换热器采用管壳式换热器或板式换热器；并且，该燃料电池整车尾排处理系统还包括空温式换热器；其中，

18、空温式换热器作为第二换热器，设于液氢罐、第一换热器之间，其输入端接液氢罐的输出端，其输出端接第一换热器的支路一输入端。

19、进一步，还包括消音器、空气过滤器；其中，

20、消音器设于分水件的排气口处，用于对出堆空气尾气进行消音；

21、空气过滤器设于空压机的进气端，用于过滤空气中的灰尘、毒害气体和细菌，以保护燃料电池系统；空气过滤器的滤芯设置为可更换状态。

22、进一步，还包括设置于分水件、喷淋装置之间且依次连接的储水箱、水泵；其中，

23、储水箱，其进水口接分水件的排水口，其出水口接水泵的输入端，并设置有用于连接外部水源的补液管道；

24、水泵，其输入端接储水箱的出水口，其输出端接喷淋装置的供水端。

25、进一步，喷淋装置进一步包括具有设定长度的雾化导流腔体以及布设于雾化导流腔体上的若干个雾化喷嘴；其中，

26、所有雾化喷嘴的类型相同，并均设置为可开闭状态。

27、进一步，雾化导流腔体采用长方体腔体或圆柱体腔体；并且，

28、所有雾化喷嘴沿水平方向等距排列，且所有雾化喷嘴在单位时间内的喷水量相同。

29、进一步，储水箱内的水为去离子水；并且，尾排控制器执行如下程序：

30、在储水箱内注入预设高度的去离子水；

31、接收到燃料电池的开机指令后，获取燃料电池的目标输出功率；

32、根据燃料电池的目标输出功率，确定入堆空气流量、入堆氢气流量，以及与入堆空气流量匹配的雾化喷嘴启动数量；

33、控制液氢罐打开，根据所述入堆空气流量、入堆氢气流控制燃料电池启动；

34、启动燃料电池的电子负载电路，将燃料电池电流拉载至设定值；

35、通过分水监测单元识别分水件开始分水后，启动水泵，并根据上述雾化喷嘴启动数量控制喷淋装置启动；

36、接收到燃料电池的关机指令后，关闭液氢罐、喷淋装置，关闭燃料电池。

37、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

38、1、优化了现有的燃料电池整车尾排处理系统，能够实现行驶过程中对燃料电池的空气循环系统中水分进行重复利用，提高出堆尾排中液态水的收集能力，降低了成本，并提高了燃料电池的使用寿命。

39、2、在现有燃料电池系统的基础上进行改进，整个燃料电池整车尾排处理系统的体积小，能耗低，可靠性高。

40、3、具有通用性，适用于大功率燃料电池和小功率燃料电池，并可根据需要切换燃料电池的功率而不浪费水源。

41、提供
技术实现要素：
部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本发明的重要特征或必要特征，也无意限制本发明的范围。

技术特征：

1.一种燃料电池整车尾排处理系统，其特征在于，包括液氢罐、第一换热器、分水件、喷淋装置、中冷器、空压机和尾排控制器；其中，

2.根据权利要求1所述的燃料电池整车尾排处理系统，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1或2所述的燃料电池整车尾排处理系统，其特征在于，尾排控制器执行如下程序：

4.根据权利要求3所述的燃料电池整车尾排处理系统，其特征在于，分水监测单元进一步包括设于分水件的排水口与喷淋装置的供水端之间管道内壁上的液压传感器、液体流量传感器中的至少一个。

5.根据权利要求1、2、4任一项所述的燃料电池整车尾排处理系统，其特征在于，所述第一换热器采用管壳式换热器或板式换热器；并且，该燃料电池整车尾排处理系统还包括空温式换热器；其中，

6.根据权利要求5所述的燃料电池整车尾排处理系统，其特征在于，还包括消音器、空气过滤器；其中，

7.根据权利要求1、2、4、6任一项所述的燃料电池整车尾排处理系统，其特征在于，还包括设置于分水件、喷淋装置之间且依次连接的储水箱、水泵；其中，

8.根据权利要求7所述的燃料电池整车尾排处理系统，其特征在于，喷淋装置进一步包括具有设定长度的雾化导流腔体以及布设于雾化导流腔体上的若干个雾化喷嘴；其中，

9.根据权利要求8所述的燃料电池整车尾排处理系统，其特征在于，雾化导流腔体采用长方体腔体或圆柱体腔体；并且，

10.根据权利要求8或9所述的燃料电池整车尾排处理系统，其特征在于，储水箱内的水为去离子水；并且，尾排控制器执行如下程序：

技术总结
本发明提供了一种燃料电池整车尾排处理系统，属于燃料电池技术领域，解决了现有膜管式增湿器不适用于大功率燃料电池且喷淋增湿方案尾排水不够的问题。该系统包括液氢罐、第一换热器、分水件、喷淋装置、中冷器、空压机和尾排控制器。空压机的输出端依次经中冷器、喷淋装置后接电堆的空气入口。液氢罐的输出端经第一换热器的支路一接电堆的氢气入口。电堆的空气尾气出口依次经第一换热器的支路二、分水件的出水口后接喷淋装置的供水端。上述支路一、支路二的管道长度设置使得出堆空气尾气中超过预设比例的水蒸气发生冷凝。尾排控制器在燃料电池开机时，控制液氢罐打开，再将燃料电池电流拉载至设定值，再识别分水件开始分水后，启动喷淋装置。

技术研发人员：方川,李文文,李飞强,张潇丹,李阳,司宗正,渠海洋
受保护的技术使用者：北京亿华通科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16