一种中冷加湿器及燃料系统的制作方法

1.本实用新型涉及车用燃料电池的技术领域，特别涉及一种中冷加湿器及燃料系统。


背景技术：

2.在车用级燃料系统实际应用场景中，中冷器用于燃料系统的高压空气的冷却；加湿器用于将中冷器排出的干空气加湿，然后输送至电堆中。现有的燃料系统的中冷器与加湿器之间连通，中冷器与加湿器之间没有设置开关。
3.由于燃料系统在长时间使用过程中，停机也占较长时间，在关机后电堆及氢气管路中残留的氢气会与空气路残留的氧气，在催化剂的作用下发生缓慢的电化学反应，此时没有负载拉动，导致电堆单片电位较高，对电堆存在伤害。在氧气消耗的过程中，空气腔形成负压，大气环境中的空气通过空滤顺着管道进入电堆，继续进行电化学反应，直至残余氢气消耗完毕。同时电化学反应使催化剂持续消耗，后续需要频繁更换催化剂，加大了燃料系统的工作量，也增加了燃料系统的使用成本。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的是提出一种中冷加湿器，旨在燃料系统停机后阻断气体发生电化学反应，提高催化剂的使用寿命。
5.经研究发现，导致频繁更换催化剂的问题的根源为：燃料系统停止作业后，电堆内会存在残余氢气，由于加湿器与中冷器之间连通，却没有设置阀门或开关，导致中冷器的残余氧气通过加湿器流入至电堆中，然后与电堆中的残余氢气汇聚，发生缓慢的电化学反应，电堆的阴阳两极会形成一个较高的电位差，而较高的电位缩短催化剂的使用寿命，从而需要频繁的更换催化剂。
6.为实现上述目的，本实用新型提出的一种中冷加湿器，包括中冷机构、排气管和加湿机构，所述中冷机构的一端用于连接空压机，所述中冷机构的另一端通过所述排气管与所述加湿机构的一端连接，所述加湿机构的另一端用于连接电堆，所述中冷机构用于降低干气体的温度，所述加湿机构用于加湿所述干气体；
7.其中，所述排气管设有阀门，所述阀门用于打开或关闭所述排气管。
8.优选地，所述排气管的排风部与所述加湿机构连接，所述排风部沿所述加湿机构的一端至另一端逐渐减小。
9.优选地，所述排气管呈折弯状，所述排气管设有用于固定所述排气管的形状的连接件。
10.优选地，所述中冷机构包括第一进气口、第一排气口和腔体，所述空压机用于连接所述第一进气口，所述第一排气口与所述排气管连接，所述腔体内用于容纳冷却液。
11.优选地，所述中冷机构设有冷却液入口和冷却液出口，所述却液入口和所述冷却液出口均与所述腔体连接。
12.优选地，所述加湿机构包括第二进气口和第二出气口，所述第二进气口和所述第二出气口均用于与所述电堆连接，所述第二进气口用于接入所述电堆排出的液体或湿气体，所述加湿机构内设有湿膜组件，所述湿膜组件用于吸收所述液体或所述湿气体，以提高所述加湿机构的内腔湿度。
13.优选地，所述加湿机构还包括第三进气口和第三出气口，所述第三进气口与所述排气管连接，所述第三出气口与所述电堆连接，所述干气体穿过所述湿膜组件，所述湿膜组件用于加湿所述干气体，以使所述第三出气口输送湿气体进入所述电堆。
14.优选地，所述湿膜组件包括多根膜管。
15.优选地，所述中冷加湿器还包括连接板，所述中冷机构通过所述连接板与所述加湿机构连接。
16.本实用新型还提出一种燃料系统，包括如上述所述的中冷加湿器，所述燃料系统设有空气过滤器、空压机和电堆，所述空气过滤器通过所述空压机与所述中冷加湿器的一端连接，所述中冷加湿器的另一端与所述电堆连接。
17.本实用新型的技术方案通过所述中冷机构的一端用于连接空压机，所述中冷机构的另一端通过所述排气管与所述加湿机构的一端连接，所述加湿机构的另一端用于连接电堆，所述中冷机构用于降低干气体的温度，所述加湿机构用于加湿所述干气体；其中，所述排气管设有阀门，所述阀门用于打开或关闭所述排气管。当燃料系统停止运行时，由于电堆与加湿机构连接，电堆中会存在少量氢气，关闭阀门，使中冷机构中的残余氧气无法通过加湿机构与电堆中的残余氢气汇合，减少氢气与氧气发生电化学反应，避免形成较高的电位差，从而提高催化剂的使用寿命。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
19.图1为本实用新型中冷加湿器一实施例的示意图一。
20.图2为本实用新型中冷加湿器一实施例的示意图二。
21.图3为本实用新型中冷加湿器一实施例中燃料系统的示意图。
22.附图标号说明：
23.标号名称标号名称1中冷机构25湿膜组件11冷却液入口3排气管12冷却液出口31阀门13第一进气口32排风部14第一出气口33连接件2加湿机构4连接板21第二进气口5空气过滤器22第二出气口6空压机
23第三进气口7电堆24第三出气口
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24.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
27.另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
28.本实用新型提出一种中冷加湿器。参照图1至图3所示，在本实用新型实施例一中，该中冷加湿器包括中冷机构1、排气管3和加湿机构2，所述中冷机构1的一端用于连接空压机6，所述中冷机构1的另一端通过所述排气管3与所述加湿机构2的一端连接，所述加湿机构2的另一端用于连接电堆7，所述中冷机构1用于降低干气体的温度，所述加湿机构2用于加湿所述干气体；干气体中有电堆7需要的氧气，氧气输入电堆7中与电堆7中的氢气汇合，电堆7发生电化学反应，从而实现电堆7发电。
29.其中，所述排气管3设有阀门31，所述阀门31用于打开或关闭所述排气管3。当燃料系统停止工作时，由于电堆7与加湿机构2连接，电堆7中会存在少量氢气，采用阀门31关闭排气管3，阻断中冷机构1中的残余氧气与电堆7中的残余氢气结合，减少氧气与氢气发生电化学反应，避免形成较高的电位差，提高电堆7中催化剂的使用寿命。
30.本实用新型的技术方案通过所述中冷机构1的一端用于连接空压机6，所述中冷机构1的另一端通过所述排气管3与所述加湿机构2的一端连接，所述加湿机构2的另一端用于连接电堆7，所述中冷机构1用于降低干气体的温度，所述加湿机构2用于加湿所述干气体；其中，所述排气管3设有阀门31，所述阀门31用于打开或关闭所述排气管3。当燃料系统停止运行时，由于电堆7与加湿机构2连接，电堆7中会存在少量氢气，关闭阀门31，使中冷机构1中的残余氧气无法通过加湿机构2与电堆7中的残余氢气汇合，减少氢气与氧气发生电化学反应，避免形成较高的电位差，从而提高催化剂的使用寿命。
31.如图2所示，所述排气管3的排风部32与所述加湿机构2连接，所述排风部32沿所述加湿机构2的一端至另一端逐渐减小。从而收缩排风部32的排风流量，还可以使排风部32的
出风方向与第三进气口23相切，排风部32的气体流向与加湿机构2的气体流向垂直，干气体从侧面吹入至加湿机构2中，使加湿机构2中的湿膜组件25受到干气体的流量均匀，使干气体都能够被湿膜组件25加湿，然后从加湿机构2中排出。
32.此外，所述排气管3呈折弯状，所述排气管3设有用于固定所述排气管3的形状的连接件33。折弯状的排气管3可以节省中冷加湿器的整体结构空间，便于中冷加湿器安装至燃料系统中，此连接件33用于固定排气管3的形状，避免排气管3在输气时形状发生改变，提高中冷加湿器的结构稳定性。
33.此外，所述中冷机构1包括第一进气口13、第一排气口14和腔体，所述空压机6通过所述第一进气口13与所述腔体连接，所述腔体通过所述第一排气口14与所述排气管3连接，所述腔体内设有冷却液。进入中冷机构1中的干气体的温度较高，需要经过中冷机构1对干气体进行降温处理，冷却液吸收干气体中的热量，与干气体进行冷热交换，使中冷机构1排出的干气体温度满足电堆7的使用要求。
34.此外，所述中冷机构1设有冷却液入口11和冷却液出口12，所述却液入口11和所述冷却液出口12均与所述腔体连接。此冷却液入口11和冷却液出口12用于更换冷却液，此冷却液具有一定时间的使用期限，通过冷却液入口11和冷却液出口12定期更换冷却液。
35.此外，所述加湿机构2包括第二进气口21和第二出气口22，所述第二进气口21和所述第二出气口22均与所述电堆7连接，所述电堆7排出的液体或湿气体通过所述第二进气口21进入所述加湿机构2内，所述加湿机构2内设有湿膜组件25，此湿膜组件25一般采用波纹板交叉重叠的形式，可以同时控制水流与气流交叉流动的方向，并提供水流与气流间最大的接触表面积。这种结构中倾斜角度大的波纹朝向空气进入方向，以确保大量的水流向空气进风方向，这里正是蒸发现象最强烈的地方，加湿效率比较高。此湿膜组件25采用易吸收水或水汽的材料制成，具备较强的吸水能力和吸收湿气体的能力；所述湿膜组件25用于吸收所述液体或所述湿气体，以提高所述加湿机构2的内腔湿度。水或湿气在重力作用下沿湿膜组件25向下渗透，水分被湿膜组件25吸收，形成均匀的水膜，当干燥的气体通过湿膜组件25时，水分子充分吸收气体中的热量而气化、蒸发，使气体的湿度增加，形成湿润的气体，气体的湿度增加使温度下降，但气体的氧气含量保持不变。
36.此外，所述加湿机构2还包括第三进气口23和第三出气口24，所述第三进气口23与所述排气管3连接，所述第三出气口24与所述电堆7连接，所述干气体穿过所述湿膜组件25，所述湿膜组件25用于加湿所述干气体，以使所述第三出气口24输送湿气体进入所述电堆7。燃料系统与加湿机构2配合的工作原理为：电堆7中的氢气与氧气发生电化学反应在电堆7中生成水，空气从电堆7排出时会带走部分气态及液态水进入加湿机构2中，气态及液态水会附着在湿膜组件25的外壁面上，而空压机6输送的干空气经过中冷机构1，再从中冷机构1的第一出气口14进入加湿机构2的第三进气口23，干气体穿过湿膜组件25，此湿膜组件25为多根膜管，由于膜管内空气干燥，膜管壁又具有良好的水透过性，加湿机构2的水蒸气及液态水在浓度梯度的作用下，从浓度高处向浓度低处扩散，从而给干空气加湿，使得进入电堆7的干空气的湿度符合电堆7的反应要求。
37.此外，所述中冷加湿器还包括连接板4，所述中冷机构1通过所述连接板4与所述加湿机构2连接。此连接板4将中冷机构1和加湿机构2连接为一体式结构，使中冷加湿器的结构更加紧凑，便于中冷加湿器的安装。
38.如图3所示，本实用新型还提出一种燃料系统，燃料系统包括如上述所述的中冷加湿器，所述燃料系统设有空气过滤器5、空压机6和电堆7，所述空气过滤器5通过所述空压机6与所述中冷加湿器的一端连接，所述中冷加湿器的另一端与所述电堆7连接。此空气过滤器5用于过滤干空气中的杂质，通过空压机6加压使干气体快速经过中冷加湿器进入电堆7中，电堆7的另一接口接入氢气，氢气与干气体中的氧气发生电化学反应，电堆7中还设有催化剂，催化剂加速电堆7反应，提高电堆7的输出功率。
39.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。