燃料电池进气增湿装置、燃料电池及设备的制作方法

1.本发明属于燃料电池技术领域，尤其是涉及一种燃料电池进气增湿装置、燃料电池及设备。


背景技术：

2.氢能被誉为21世纪的清洁能源，燃料电池发动机作为氢能利用的重要场景之一正日益受到广泛的关注。氢气经过燃料电池反应之后产物只有液态水，没有其他的含碳污染物。目前，氢燃料电池发动机应用领域逐渐拓展，包括轮船、轨道列车、固定式发电、道路汽车、非道路工程车等。由于电堆的性能和耐久性特性，进入电堆的空气必须具备一定的湿度。
3.目前加湿的方式包括膜管加湿、鼓泡加湿、焓轮加湿、喷雾加湿。其中喷雾增湿的基本模式是喷头在雾化腔内喷射雾状液滴，对通过的干空气进行加湿。加湿后的干空气通过雾化腔后直接进入电堆。
4.现有喷雾增湿的缺点：
5.1.雾化喷头喷射的液滴较大，空气的加湿效果差；且喷射距离较远容易积累在雾化腔的内壁上，形成成股的水流；
6.2.大液滴或者成股的水流进入电堆容易堵塞流道，严重时会造成水淹，对电堆性能和耐久性造成极大影响。


技术实现要素：

7.针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种燃料电池进气增湿装置、燃料电池及设备，至少部分解决现有技术中存在的空气加湿效果差的问题。
8.第一方面，本公开实施例提供了一种燃料电池进气增湿装置，包括：储水罐、水泵和雾化腔；
9.所述雾化腔设置在中冷器和电堆空气入口之间，所述雾化腔内设置喷头和超声波雾化板；
10.所述水泵从储水罐中抽取液态水至喷头，喷头喷出的雾状液滴对经过中冷器的干空气进行初步加湿，喷头喷出的雾状液滴撞击在超声波雾化板上，经超声波雾化板进行二次雾化得到干雾，干雾对空气再次加湿。
11.可选的，还包括第一分水件，所述第一分水件设置在增湿腔和电堆空气入口之间，第一分水件用于将进入的气体中的液滴分离，分离得到的液体进入储水罐。
12.可选的，中冷器的入口与膨胀机压轮的出口连通，膨胀机涡轮的入口与电堆空气出口连通，膨胀机涡轮的出口设置第二分水件，所述第二分水件分离的液体进入储水罐。
13.可选的，还包括第三分水件，所述第三分水件与电堆氢气出口连通，所述第三分水件分离的液体进入储水罐。
14.可选的，所述第三分水件和储水罐之间的管道上设置第一排水阀。
15.可选的，所述第三分水件的排气口上设置排气阀，第三分水件分离的气体经排气阀后经尾排排出。
16.可选的，所述经超声波雾化板进行二次雾化得到干雾中，所述干雾为1-10μm。
17.可选的，储水罐的底部设置排水口，排水口上设置第二排水阀。
18.第二方面，本公开实施例还提供了一种燃料电池，包括：第一方面任一所述的燃料电池进气增湿装置。
19.第三方面，本公开实施例还提供了一种设备，包括：第一方面任一所述的燃料电池进气增湿装置。
20.本发明提供的燃料电池进气增湿装置、燃料电池及设备。其中该燃料电池进气增湿装置，通过在雾化腔中设置超声波雾化板，对液滴进行二次雾化得到干雾，使用干雾对空气二次加湿，因干雾颗粒减小，对空气加湿更好，从而达到加湿效果好的目的。
附图说明
21.通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
22.图1为本公开实施例提供的燃料电池进气增湿装置的结构框图。
具体实施方式
23.下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
24.应当明确，以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。
25.需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
26.还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图示中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
27.另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的
技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
28.为了便于理解，如图1所示，本实施例公开了一种燃料电池进气增湿装置，包括：储水罐、水泵和雾化腔；
29.所述雾化腔设置在中冷器和电堆空气入口之间，所述雾化腔内设置喷头和超声波雾化板；
30.所述水泵从储水罐中抽取液态水至喷头，喷头喷出的雾状液滴对经过中冷器的干空气进行初步加湿，喷头喷出的雾状液滴撞击在超声波雾化板上，经超声波雾化板进行二次雾化得到干雾，干雾对空气再次加湿。
31.可选的，还包括第一分水件，所述第一分水件设置在增湿腔和电堆空气入口之间，第一分水件用于将进入的气体中的液滴分离，分离得到的液体进入储水罐。
32.可选的，中冷器的入口与膨胀机压轮的出口连通，膨胀机涡轮的入口与电堆空气出口连通，膨胀机涡轮的出口设置第二分水件，所述第二分水件分离的液体进入储水罐。
33.可选的，还包括第三分水件，所述第三分水件与电堆氢气出口连通，所述第三分水件分离的液体进入储水罐。
34.可选的，所述第三分水件和储水罐之间的管道上设置第一排水阀。
35.可选的，所述第三分水件的排气口上设置排气阀，第三分水件分离的气体经排气阀后经尾排排出。
36.可选的，所述经超声波雾化板进行二次雾化得到干雾中，所述干雾为1-10μm。
37.可选的，储水罐的底部设置排水口，排水口上设置第二排水阀。
38.储水罐中的水来自涡轮后第二分水件分出的液态水、氢气侧第三分水件分出的液态水、防液滴进堆第一分水件分出的液态水以及外部加水；水泵从储水罐中抽取液态水，并为喷头提供稳定液压；喷头喷出的粗糙雾状液滴对干空气进行初步加湿；喷头喷出的粗糙雾状液滴撞击在超声波雾化板上，由超声波雾化板进行二次雾化，呈1-10μm的干雾状态，对空气再次加湿；随空气流动的大液滴通过雾化腔后，进入第一分水件后再次被分离出来，防止大液滴进入电堆；防液滴进堆第一分水件分出的液态水回流进储水罐。
39.本实施的装置可以使用单个喷头，避免雾化腔上多个精细雾化喷头的复杂布置；同时可以过量喷射水雾，对干空气进行充分加湿，而不必担心液态水进入电堆。
40.本实施例还公开了一种燃料电池，包括本实施例公开的燃料电池进气增湿装置。
41.本公开实施例还提供了一种设备，包括本实施例公开的燃料电池进气增湿装置。
42.设备包括轮船、轨道列车、固定式发电、道路汽车、非道路工程车等。
43.实施例具有有益效果：
44.1.超声波雾化板可以对喷头喷射的水雾进行二次雾化，加湿效果更好；
45.2.第一分水件可以分离被空气气流带过来的大液滴，防止其进入电堆；
46.3.喷头水量可以过量喷射，对空气充分加湿，对控制的要求较低。
47.以上结合具体实施例描述了本公开的基本原理，但是，需要指出的是，在本公开中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本公开的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本公开为必须采用上述具体的细节来实现。
48.在本公开中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与
另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
49.另外，如在此使用的，在以“至少一个”开始的项的列举中使用的“或”指示分离的列举，以便例如“a、b或c的至少一个”的列举意味着a或b或c，或ab或ac或bc，或abc(即a和b和c)。此外，措辞“示例的”不意味着描述的例子是优选的或者比其他例子更好。
50.还需要指出的是，在本公开的系统和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本公开的等效方案。
51.可以不脱离由所附权利要求定义的教导的技术而进行对在此所述的技术的各种改变、替换和更改。此外，本公开的权利要求的范围不限于以上所述的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法和动作的具体方面。可以利用与在此所述的相应方面进行基本相同的功能或者实现基本相同的结果的当前存在的或者稍后要开发的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法或动作。因而，所附权利要求包括在其范围内的这样的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法或动作。
52.提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本公开。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本公开的范围。因此，本公开不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
53.为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本公开的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

技术特征：
1.一种燃料电池进气增湿装置，其特征在于，包括：储水罐、水泵和雾化腔；所述雾化腔设置在中冷器和电堆空气入口之间，所述雾化腔内设置喷头和超声波雾化板；所述水泵从储水罐中抽取液态水至喷头，喷头喷出的雾状液滴对经过中冷器的干空气进行初步加湿，喷头喷出的雾状液滴撞击在超声波雾化板上，经超声波雾化板进行二次雾化得到干雾，干雾对空气再次加湿。2.根据权利要求1所述的燃料电池进气增湿装置，其特征在于，还包括第一分水件，所述第一分水件设置在增湿腔和电堆空气入口之间，第一分水件用于将进入的气体中的液滴分离，分离得到的液体进入储水罐。3.根据权利要求1所述的燃料电池进气增湿装置，其特征在于，中冷器的入口与膨胀机压轮的出口连通，膨胀机涡轮的入口与电堆空气出口连通，膨胀机涡轮的出口设置第二分水件，所述第二分水件分离的液体进入储水罐。4.根据权利要求1所述的燃料电池进气增湿装置，其特征在于，还包括第三分水件，所述第三分水件与电堆氢气出口连通，所述第三分水件分离的液体进入储水罐。5.根据权利要求4所述的燃料电池进气增湿装置，其特征在于，所述第三分水件和储水罐之间的管道上设置第一排水阀。6.根据权利要求4所述的燃料电池进气增湿装置，其特征在于，所述第三分水件的排气口上设置排气阀，第三分水件分离的气体经排气阀后经尾排排出。7.根据权利要求1所述的燃料电池进气增湿装置，其特征在于，所述经超声波雾化板进行二次雾化得到干雾中，所述干雾为1-10μm。8.根据权利要求1所述的燃料电池进气增湿装置，其特征在于，储水罐的底部设置排水口，排水口上设置第二排水阀。9.一种燃料电池，其特征在于，包括：权利要求1至8任一所述的燃料电池进气增湿装置。10.一种设备，其特征在于，包括：权利要求1至8任一所述的燃料电池进气增湿装置。

技术总结
本发明提供了一种燃料电池进气增湿装置、燃料电池及设备。其中，燃料电池进气增湿装置，包括：储水罐、水泵和雾化腔；所述雾化腔设置在中冷器和电堆空气入口之间，所述雾化腔内设置喷头和超声波雾化板；所述水泵从储水罐中抽取液态水至喷头，喷头喷出的雾状液滴对经过中冷器的干空气进行初步加湿，喷头喷出的雾状液滴撞击在超声波雾化板上，经超声波雾化板进行二次雾化得到干雾，干雾对空气再次加湿。通过在雾化腔中设置超声波雾化板，对液滴进行二次雾化得到干雾，使用干雾对空气二次加湿，因干雾颗粒减小，对空气加湿更好，从而达到加湿效果好的目的。好的目的。好的目的。


技术研发人员：李阳 方川 李文文 司宗正 渠海洋 李飞强
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：2023.06.19
技术公布日：2023/8/13