一种燃料电池中冷增湿模块和燃料电池系统的制作方法

本发明涉及燃料电池，尤其涉及一种燃料电池中冷增湿模块和燃料电池系统。

背景技术：

1、燃料电池作为一种新型的清洁能源，具有结构简单、环境友好、高安全性等优点，近年来燃料电池的不断发展促进了燃料电池汽车的推广应用。燃料电池持续稳定运行的关键因素之一是提供合适的湿润空气参加反应，并将反应生成的水及时排出。现有设计是中冷器布置在增湿器干空气进口处，高温气体通过中冷器降温后再进入增湿器中进行增湿，最终进入电堆参加反应。但由于中冷器和增湿器的体积较大，导致燃料电池的整个空气系统在车辆的占据空间较大，不利于集成。

技术实现思路

1、本申请提供了一种燃料电池中冷增湿模块和燃料电池系统，一定程度上改善了相关技术中燃料电池的整个空气系统在车辆的占据空间较大，不利于集成的技术问题。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种燃料电池中冷增湿模块，其特征在于，包括：

3、冷却装置，具有第一进液口和第一出液口；

4、中冷增湿装置，包括安装组件和设置于所述安装组件内的喷头和中冷器，所述安装组件包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室设置于所述第二腔室上方，所述第一腔室具有用于通入空气的第一进气口，所述喷头设置于所述第一腔室，所述中冷器设置于所述第二腔室，所述中冷器具有空气通道和冷却液通道，所述空气通道与所述第一腔室连通；

5、其中，所述喷头的入口和所述冷却液通道的入口均与所述第一出液口相连，所述安装组件具有与所述空气通道连通的第一出气口和第二出液口，所述第一出气口用于输出空气，所述第二出液口与所述第一进液口相连；所述冷却液通道的出口与所述第一进液口相连。

6、在一些实施方式中，所述安装组件包括主体和气液分离器，所述第一腔室和所述第二腔室均设置于所述主体中，所述气液分离器设置于所述主体外侧，所述气液分离器的入口与所述空气通道连通，且所述第一出气口和所述第二出液口设置于所述气液分离器。

7、在一些实施方式中，所述主体还包括第三腔室，所述第一腔室、所述第二腔室和所述第三腔室沿喷淋方向依次设置，所述空气通道与所述第三腔室连通，所述气液分离器的入口与所述第三腔室连通。

8、在一些实施方式中，所述中冷器包括中冷器外壳、冷却水管道和翅片，所述中冷器外壳具有中冷腔，所述冷却水管道和所述翅片均设置于所述中冷腔中，且所述翅片与所述冷却水管道相连，所述冷却水通道设置于所述冷却水管道中，所述翅片与所述冷却水管道围成所述空气通道。

9、在一些实施方式中，所述冷却装置包括依次相连的水箱、散热器和水泵，所述水箱用于储存冷却液，所述水箱的入口被配置为第一进液口，所述水泵的出口被配置为第一出液口。

10、在一些实施方式中，所述喷头入口与所述第一出液口之间的管路上设有第一阀门，所述冷却液通道入口与所述第一出液口之间的管路上设有第二阀门。

11、第二方面，本申请实施例提供了一种燃料电池系统，包括燃料电池堆和如权利要求以上所述的燃料电池中冷增湿模块，所述燃料电池堆具有第二进气口、第二出气口，第二进液口和第三出液口，所述第二进气口和所述第一出气口连接，所述第二进液口和所述第一出液口连接，所述第三出液口和所述第一进液口连接。

12、在一些实施方式中，所述系统还包括空气滤清器、空压机和背压阀，所述空气滤清器与所述空压机连接，所述空压机的出气口与所述第一进气口连接，所述背压阀的进气口与所述第二出气口连接。

13、第三方面，本申请实施例还提供了一种燃料电池系统，包括燃料电池堆、控制器、检测器和如以上所述的燃料电池中冷增湿模块，所述燃料电池堆具有第二进气口、第二出气口，第二进液口和第三出液口，所述第二进气口和所述第一出气口连接，所述第二进液口和所述第一出液口连接，所述第三出液口和所述第一进液口连接，所述检测器用于检测入堆空气的温度和湿度，所述第一阀门、所述第二阀门和所述检测器均与所述控制器电连接，所述控制器控制所述第一阀门和第二阀门开启或断开。

14、在一些实施方式中，当所述检测器检测到所述喷头产生的喷淋水能满足所述燃料电池堆对空气的冷却需求时，所述控制器控制所述第一阀门打开，所述第二阀门关闭；当所述检测器检测到所述喷淋水不能满足空气的冷却需求时，所述控制器控制所述第一阀门和所述第二阀门均打开；当所述检测器检测到入堆空气的湿度满足所述燃料电池堆的需求时，所述控制器控制所述第一阀门关闭，所述第二阀门打开；当所述检测器检测到入堆空气的湿度和温度均满足所述燃料电池堆的需求时，所述控制器控制所述第一阀门和所述第二阀门关闭。

15、本申请有益效果如下：

16、本申请提供的一种燃料电池中冷增湿模块和燃料电池系统，包括中冷增湿装置，由于中冷增湿装置包括安装组件和设置于安装组件内的喷头和中冷器，安装组件包括第一腔室和第二腔室，第一腔室设置于第二腔室上方，第一腔室具有用于通入空气的第一进气口，喷头设置于第一腔室，中冷器设置于第二腔室，中冷器具有空气通道和冷却液通道，空气通道与第一腔室连通，即该中冷增湿装置同时集成了中冷和增湿的功能，提高了空气系统的集成度；由于冷却装置具有第一进液口和第一出液口，喷头的入口和冷却液通道的入口均与第一出液口相连，安装组件具有与空气通道连通的第一出气口和第二出液口，第一出气口用于输出空气，第二出液口与第一进液口相连；冷却液通道的出口与第一进液口相连，即用于增湿的喷淋水和用于中冷器的冷却水均来自冷却装置，因此喷淋水在为空气增湿的同时，也可对空气进行冷却，从而可降低对于中冷器的冷却要求，减小中冷器的散热面积，进而减小中冷器的体积、制作成本以及整个空气系统在车辆的占用空间。

技术特征：

1.一种燃料电池中冷增湿模块，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的燃料电池中冷增湿模块，其特征在于，所述安装组件包括主体和气液分离器，所述第一腔室和所述第二腔室均设置于所述主体中，所述气液分离器设置于所述主体外侧，所述气液分离器的入口与所述空气通道连通，且所述第一出气口和所述第二出液口设置于所述气液分离器。

3.如权利要求2所述的燃料电池中冷增湿模块，其特征在于，所述主体还包括第三腔室，所述第一腔室、所述第二腔室和所述第三腔室沿喷淋方向依次设置，所述空气通道与所述第三腔室连通，所述气液分离器的入口与所述第三腔室连通。

4.如权利要求1所述的燃料电池中冷增湿模块，其特征在于，所述中冷器包括中冷器外壳、冷却水管道和翅片，所述中冷器外壳具有中冷腔，所述冷却水管道和所述翅片均设置于所述中冷腔中，且所述翅片与所述冷却水管道相连，所述冷却水通道设置于所述冷却水管道中，所述翅片与所述冷却水管道围成所述空气通道。

5.如权利要求1-4任一项所述的燃料电池中冷增湿模块，其特征在于，所述冷却装置包括依次相连的水箱、散热器和水泵，所述水箱用于储存冷却液，所述水箱的入口被配置为第一进液口，所述水泵的出口被配置为第一出液口。

6.如权利要求1-4任一项所述的燃料电池中冷增湿模块，其特征在于，所述喷头入口与所述第一出液口之间的管路上设有第一阀门，所述冷却液通道入口与所述第一出液口之间的管路上设有第二阀门。

7.一种燃料电池系统，其特征在于，包括燃料电池堆和如权利要求1-6任一项所述的燃料电池中冷增湿模块，所述燃料电池堆具有第二进气口、第二出气口，第二进液口和第三出液口，所述第二进气口和所述第一出气口连接，所述第二进液口和所述第一出液口连接，所述第三出液口和所述第一进液口连接。

8.如权利要求7所述的燃料电池系统，其特征在于，所述系统还包括空气滤清器、空压机和背压阀，所述空气滤清器与所述空压机连接，所述空压机的出气口与所述第一进气口连接，所述背压阀的进气口与所述第二出气口连接。

9.一种燃料电池系统，其特征在于，包括燃料电池堆、控制器、检测器和如权利要求6所述的燃料电池中冷增湿模块，所述燃料电池堆具有第二进气口、第二出气口，第二进液口和第三出液口，所述第二进气口和所述第一出气口连接，所述第二进液口和所述第一出液口连接，所述第三出液口和所述第一进液口连接，所述检测器用于检测入堆空气的温度和湿度，所述第一阀门、所述第二阀门和所述检测器均与所述控制器电连接，所述控制器控制所述第一阀门和第二阀门开启或断开。

10.如权利要求9所述的燃料电池系统，其特征在于，当所述检测器检测到所述喷头产生的喷淋水能满足所述燃料电池堆对空气的冷却需求时，所述控制器控制所述第一阀门打开，所述第二阀门关闭；当所述检测器检测到所述喷淋水不能满足空气的冷却需求时，所述控制器控制所述第一阀门和所述第二阀门均打开；当所述检测器检测到入堆空气的湿度满足所述燃料电池堆的需求时，所述控制器控制所述第一阀门关闭，所述第二阀门打开；当所述检测器检测到入堆空气的湿度和温度均满足所述燃料电池堆的需求时，所述控制器控制所述第一阀门和所述第二阀门关闭。

技术总结
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池中冷增湿模块和燃料电池系统。本申请实施例提供了一种燃料电池中冷增湿模块，包括冷却装置和中冷增湿装置。冷却装置具有第一进液口和第一出液口；中冷增湿装置包括安装组件和设置于安装组件内的喷头和中冷器，喷头设置于中冷器上方，中冷器具有空气通道和冷却液通道，空气通道与第一腔室连通；其中，喷头的入口和冷却液通道的入口均与第一出液口相连，安装组件具有与空气通道连通的第一出气口和第二出液口，第一出气口用于输出空气，第二出液口与第一进液口相连；冷却液通道的出口与第一进液口相连。

技术研发人员：许柏蓉,胡永明,张剑,熊成勇,李波
受保护的技术使用者：东风汽车集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15