一种氢燃料电池冷却和增湿系统的制作方法

本申请涉及燃料电池排气，具体涉及一种氢燃料电池冷却和增湿系统。

背景技术：

1、在氢燃料电池系统设计过程中，因为燃料电池电堆在反应过程中，质子交换膜需维持一定的湿度以保证较高的反应效率，因此要求反应介质需携带一定量的水蒸气进入电堆，这一步通常需通过增湿器来实现。

2、而中冷器的主要功能是冷却空压机的压缩空气，一般通过冷却液(wcac)或空气(acac)与压缩空气进行热量交换，以保证空气温度的合理范围。

3、但在实际运用中发现，前期的设计方案是增湿器和中冷器分开设计，而增湿器和中冷器需要分别布置和固定，容易导致了：①而增湿器和中冷器体积大，实际占用空间大，严重制约了燃料电池系统的小型化布置要求；②增湿器和中冷器，各自自身重量大，无法有效为燃料电池系统减重；③分开布置，连接管路多，管路曲折蜿蜒，气体损耗大，气体通过效率低。

4、因此，希望有一种技术方案来解决或至少减轻现有技术的上述不足。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种氢燃料电池冷却和增湿系统来至少解决上述的一个技术问题。

2、本发明的一个方面，提供一种氢燃料电池冷却和增湿系统，所述氢燃料电池冷却和增湿系统包括：

3、增湿器组件，所述增湿器组件包括至少一个增湿器气体进入口以及一个增湿器气体出口；

4、中冷器组件，所述中冷器组件与所述增湿器组件连接，所述中冷器组件包括一个中冷器进口以及中冷器出口，所述中冷器出口与所述增湿器气体入口连接；其中，

5、压缩空气自中冷器进口进入，并经过中冷器组件冷却后自中冷器出口进入至增湿器组件，所述增湿器组件用于对进入的经过中冷器组件冷却后的气体进行增湿。

6、可选地，所述增湿器组件与所述中冷器组件一体成型。

7、可选地，所述增湿器组件与所述中冷器组件通过焊接方式连接。

8、可选地，所述氢燃料电池冷却和增湿系统进一步包括密封圈，所述密封圈设置在所述增湿器组件与所述中冷器组件之间。

9、可选地，所述中冷器组件的远离所述增湿器组件的一端上设置有高温空气进口；

10、所述中冷器组件的侧壁上设置有冷却液进口以及冷却液出口。

11、可选地，所述增湿器组件的远离所述中冷器组件的一端上设置有干空气出口以及湿空气进口；

12、所述增湿器组件的靠近所述中冷器组件的一端上设置有湿空气出口。

13、本申请还提供了一种氢燃料电池冷却和增湿系统使用方法，所述氢燃料电池冷却和增湿系统使用方法包括：

14、空压机出口提供的压缩空气从中冷器组件的中冷器进口进入中冷器组件中，中冷器组件的冷却液从冷却液进口流进中冷器组件，从冷却液出口流出，在冷却液循环过程中，将压缩空气由130℃左右，降低至75℃～85℃范围内；

15、被降温的空气自中冷器出口进入至增湿器组件，所述增湿器组件用于对进入的经过中冷器组件冷却后的气体进行增湿。

16、可选地，所述被降温的空气自中冷器出口进入至增湿器组件，所述增湿器组件用于对进入的经过中冷器组件冷却后的气体进行增湿包括：

17、被降温的空气进入增湿器组件内部，电堆出口湿空气通过湿空气出口进入增湿器的湿侧通道，电堆入口空气则进入增湿器干侧通道，因膜两侧存在压力差和浓度差，水分子在化学梯度的作用下从湿侧扩散到干侧，从干空气出口进入到电堆中；多余的水蒸气体通过湿空气出口的泄压阀排入大气。

18、有益效果

19、本申请具有如下优点：

20、1、一体化设计，节约空间

21、通过将增湿器和中冷器集成化设计，一体化的系统，优化了设备实际外形结构，取消了设备组固定点，使设备外形整体结构尺寸减小20％，节约了设备占用空间；

22、2、轻量化设计，降低成本

23、对增湿器和中冷器进行集成式、一体化设计，使设备外形结构较之前缩小20％，取消了设备固定点，使设备的整体重量减轻了30％，大大降低原材料投入成本；

24、3、优化管路设计，提升气体效率

25、优化系统结构设计，使中冷器直接与增湿器对接，取消了两者之间用管路连接，减少了由管路弯曲导致的气体损耗大等，有效解决了气体通过效率低等问题。

技术特征：

1.一种氢燃料电池冷却和增湿系统，其特征在于，所述氢燃料电池冷却和增湿系统包括：

2.如权利要求1所述的氢燃料电池冷却和增湿系统，其特征在于，所述增湿器组件与所述中冷器组件一体成型。

3.如权利要求2所述的氢燃料电池冷却和增湿系统，其特征在于，所述增湿器组件与所述中冷器组件通过焊接方式连接。

4.如权利要求3所述的氢燃料电池冷却和增湿系统，其特征在于，所述氢燃料电池冷却和增湿系统进一步包括密封圈，所述密封圈设置在所述增湿器组件与所述中冷器组件之间。

5.如权利要求4所述的氢燃料电池冷却和增湿系统，其特征在于，所述中冷器组件的远离所述增湿器组件的一端上设置有高温空气进口；

6.如权利要求5所述的氢燃料电池冷却和增湿系统，其特征在于，所述增湿器组件的远离所述中冷器组件的一端上设置有干空气出口以及湿空气进口；

7.一种氢燃料电池冷却和增湿系统使用方法，其特征在于，所述氢燃料电池冷却和增湿系统使用方法包括：

8.如权利要求7所述的氢燃料电池冷却和增湿系统使用方法，其特征在于，所述被降温的空气自中冷器出口进入至增湿器组件，所述增湿器组件用于对进入的经过中冷器组件冷却后的气体进行增湿包括：

技术总结
本申请公开了一种氢燃料电池冷却和增湿系统。所述氢燃料电池冷却和增湿系统包括：增湿器组件，所述增湿器组件包括至少一个增湿器气体进入口以及一个增湿器气体出口；中冷器组件，所述中冷器组件与所述增湿器组件连接，所述中冷器组件包括一个中冷器进口以及中冷器出口，所述中冷器出口与所述增湿器气体入口连接；其中，压缩空气自中冷器进口进入，并经过中冷器组件冷却后自中冷器出口进入至增湿器组件，所述增湿器组件用于对进入的经过中冷器组件冷却后的气体进行增湿。本申请通过将增湿器和中冷器集成化设计，一体化的系统，优化了设备实际外形结构，取消了设备组固定点，使设备外形整体结构尺寸减小20％，节约了设备占用空间。

技术研发人员：李洪军,苏尘甲,张振华,汪成伟
受保护的技术使用者：北京华氢绿动氢能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23