一种空压机加湿装置及燃料电池系统的制作方法

本发明涉及燃料电池，特别涉及一种空压机加湿装置，以及设置有该空压机加湿装置的燃料电池系统。

背景技术：

1、在质子交换膜燃料电池中，进气的湿度对电堆的运行效率有重要影响。当湿度进气偏低或偏高时，质子交换膜会分别出现膜干或水淹的现象，影响导电性和电化学反应的强度。一般燃料电池系统在电堆阴极入口侧配有增湿器以提高空气进气的湿度，广泛使用的是膜加湿器，利用电堆排气中的水分来提高电堆进气的湿度。

2、但是，膜加湿器的基本原理是干-湿两侧的水分浓度差，利用水分的扩散作用实现对低湿度气体的加湿，其效率不高，且无法主动调节湿度，尤其是在空气流量较大的情况下难以达到理想的湿度。此外，膜加湿器的体积较大，增加了燃料电池系统的复杂程度和成本。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种空压机加湿装置及燃料电池系统，能够降低燃料电池系统的复杂程度和成本。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种空压机加湿装置，包括第一管路、第二管路，空气压缩机、气水分离器：

4、其中，所述第一管路的两端分别连接所述空气压缩机的出口和所述气水分离器的入口；

5、所述空气压缩机和所述气水分离器中间设置有电堆；

6、所述第二管路的两端分别连接所述气水分离器的第一出口和所述空气压缩机的第一入口。

7、可选地，在上述空压机加湿装置中，所述气水分离器的第二出口连接尾排装置。

8、可选地，在上述空压机加湿装置中，所述空气压缩机和所述电堆之间设置中冷器。

9、可选地，在上述空压机加湿装置中，所述第二管路中设置有控制阀，用于控制进入所述空气压缩机中的水的流量。

10、可选地，在上述空压机加湿装置中，所述空气压缩机包括蜗壳、轮盖和叶轮；

11、其中，所述轮盖包括进气口；

12、所述蜗壳和所述轮盖构成空腔，所述空腔的进气端连接所述进气口；

13、沿轴向，所述叶轮的投影覆盖所述空腔的出气端的投影。

14、可选地，在上述空压机加湿装置中，所述空腔包括连通的第一室和第二室，沿径向，所述第一室的截面尺寸小于所述第二室的截面尺寸；

15、所述第一室的自由端为所述出气端；

16、所述第二室的自由端为所述进气端。

17、可选地，在上述空压机加湿装置中，还包括位于所述第一室的导流件。

18、可选地，在上述空压机加湿装置中，所述导流件沿周向设置有多个。

19、可选地，在上述空压机加湿装置中，还包括涡轮，所述涡轮的第一出口连接所述空气压缩机的电机，所述电机驱动所述空气压缩机运转；

20、所述气水分离器的第二出口连接所述涡轮的入口；

21、所述涡轮的第二出口连接尾排装置。

22、一种燃料电池系统，包括上述空压机加湿装置。

23、从上述技术方案可以看出，本发明提供的空压机加湿装置，将电堆的排气通过气水分离器，分离出液态水通过第一出口和第二管路引入空气压缩机对空气进行增湿，使燃料电池系统可以取消单独设置的加湿器，系统简单，成本较低，同时，引入空气压缩机中的液态水蒸发可以降低空气压缩机中气体的温度，减少空气压缩机的压缩功耗，提高电池燃料系统的效率。

技术特征：

1.一种空压机加湿装置，其特征在于，包括第一管路(1)、第二管路(2)，空气压缩机(11)、气水分离器(12)：

2.根据权利要求1所述的空压机加湿装置，其特征在于，所述气水分离器(12)的第二出口连接尾排装置。

3.根据权利要求1所述的空压机加湿装置，其特征在于，所述空气压缩机(11)和所述电堆(13)之间设置中冷器(14)。

4.根据权利要求1所述的空压机加湿装置，其特征在于，所述第二管路(2)中设置有控制阀(21)，用于控制进入所述空气压缩机(11)中的水的流量。

5.根据权利要求1所述的空压机加湿装置，其特征在于，所述空气压缩机(11)包括蜗壳(111)、轮盖(112)和叶轮(113)；

6.根据权利要求5所述的空压机加湿装置，其特征在于，所述空腔(115)包括连通的第一室和第二室，沿径向，所述第一室的截面尺寸小于所述第二室的截面尺寸；

7.根据权利要求6所述的空压机加湿装置，其特征在于，还包括位于所述第一室的导流件(116)。

8.根据权利要求7所述的空压机加湿装置，其特征在于，所述导流件(116)沿周向设置有多个。

9.根据权利要求1所述空压机加湿装置，其特征在于，还包括涡轮(3)，所述涡轮(3)的第一出口连接所述空气压缩机(11)的电机(117)，所述电机(117)驱动所述空气压缩机(11)运转；

10.一种燃料电池系统，其特征在于，包括上述权利要求1-9中任一者所述的空压机加湿装置。

技术总结
本发明公开了一种空压机加湿装置，包括第一管路、第二管路，空气压缩机、气水分离器，其中，第一管路的两端分别连接空气压缩机出口和气水分离器的入口；空气压缩机和气水分离器中间设置有电堆；第二管路的两端分别连接气水分离器的第一出口和空气压缩机的第一入口。可见，该空压机加湿装置，将电堆的排气通过气水分离器，分离出液态水通过第一出口和第二管路引入空气压缩机对空气进行增湿，使燃料电池系统可以取消单独设置的加湿器，系统简单，成本较低，同时，引入空气压缩机中的液态水蒸发可以降低空气压缩机中气体的温度，减少空气压缩机的压缩功耗，提高电池燃料系统的效率。

技术研发人员：舒梦影,陶林
受保护的技术使用者：势加透博（上海）能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/20