濕:使用旁通的壓縮空氣的壓力將從燃料電池系統(tǒng)排出的冷凝水注射到空氣壓縮機(jī)202的入口中，且同時(shí)從用于將外部空氣供應(yīng)到燃料電池200的陰極的空氣壓縮機(jī)的出口旁通一些壓縮空氣。
[0062]當(dāng)將單獨(dú)的加濕器進(jìn)一步安裝在陰極的入口側(cè)時(shí)，可預(yù)先從空氣壓縮機(jī)的入口增加供應(yīng)到燃料電池的陰極的空氣的相對(duì)濕度，且可將該空氣供應(yīng)到加濕器，因此加濕器的加濕操作的負(fù)載可減小，且單獨(dú)地安裝在陰極的入口側(cè)的加濕器的加濕容量和尺寸可減小。
[0063]同時(shí)，當(dāng)空氣壓縮機(jī)202的出口溫度T。達(dá)到目標(biāo)溫度T t時(shí)，安裝在旁通管線110中的旁通閥112可打開，且因此可從空氣壓縮機(jī)202的出口將所注射的冷凝水與壓縮空氣一起旁通到空氣壓縮機(jī)202的入口。此外，當(dāng)空氣壓縮機(jī)202的出口溫度Tci等于或小于目標(biāo)溫度1\時(shí)，可通過控制旁通閥來控制冷凝水的注射量。
[0064]特別地，冷凝水的注射量可控制可從空氣壓縮機(jī)的出口旁通到入口的壓縮空氣的旁通量，從而將空氣壓縮機(jī)的出口處的相對(duì)濕度調(diào)整為等于或小于約100%，且在空氣壓縮機(jī)的出口溫度Tci等于或大于目標(biāo)溫度Tt的狀態(tài)下將相對(duì)濕度(RH)調(diào)整為等于或小于約100%，且相對(duì)濕度(RH)取決于壓縮機(jī)的類型可等于或大于約100%或飽和。舉例來說，在例如螺桿式、羅茨壓縮機(jī)等的容積式壓縮機(jī)的情況下，壓縮效率可通過水的密封操作而增加，以便執(zhí)行控制將RH調(diào)整為等于或大于約100%，使得產(chǎn)生冷凝水。
[0065]如此，通過根據(jù)空氣壓縮機(jī)的出口溫度來確定是否注射冷凝水且同時(shí)通過再使用從燃料電池系統(tǒng)排出的冷凝水以便進(jìn)行空氣加濕，可通過省略用于供應(yīng)栗送水的常規(guī)栗等來節(jié)約成本，且可防止包括栗等的供水管線的冷凍現(xiàn)象、腐蝕現(xiàn)象等。
[0066]或者，在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中，通過使用僅用于注射水的注水噴嘴，從燃料電池排出的冷凝水可再用于空氣加濕。如圖4所示，僅可注射水的注水噴嘴210可設(shè)置在空氣供應(yīng)管線中，該空氣供應(yīng)管線連接到將空氣供應(yīng)到燃料電池的陰極的空氣壓縮機(jī)202的入口。
[0067]特別地，將水供應(yīng)到注水噴嘴210的裝置可包括臨時(shí)儲(chǔ)存從燃料電池排出的冷凝水的冷凝水儲(chǔ)器120，以及直接連接在冷凝水儲(chǔ)器120的出口與注水噴嘴210之間的冷凝水排出管線122。在此情況下，與空氣壓縮機(jī)202的后端(出口)位置相比，空氣壓縮機(jī)202的后端與排氣壓力控制閥212之間的區(qū)段可具有增加的壓力。雖然用僅注射水的注水噴嘴210替換了用于高壓空氣和水的雙流體噴嘴，仍可執(zhí)行水注射。
[0068]如此，可將冷凝水從儲(chǔ)存從燃料電池排出的冷凝水的冷凝水儲(chǔ)器120通過冷凝水排出管線122供應(yīng)到注水噴嘴210，且隨后可將其注射到空氣壓縮機(jī)202的入口中，使得通過所注射的冷凝水經(jīng)過過濾器/流量傳感器204的外部空氣可在被加濕的同時(shí)經(jīng)過空氣壓縮機(jī)202，且隨后被供應(yīng)到燃料電池的陰極。
[0069]如此，根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)示例性實(shí)施方式，可通過使用注水噴嘴210將從燃料電池系統(tǒng)排出的冷凝水直接注射到空氣壓縮機(jī)202的入口中，從而容易地對(duì)供應(yīng)到燃料電池的陰極的空氣進(jìn)行加濕。
[0070]已參考本發(fā)明的示例性實(shí)施方式詳細(xì)描述本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對(duì)這些實(shí)施方式作出改變，本發(fā)明的范圍在所附權(quán)利要求書及其等效物中限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于燃料電池的空氣加濕裝置，其包括: 空氣壓縮機(jī)，配置成將空氣供應(yīng)到所述燃料電池的陰極；以及 注射器，設(shè)置在與所述空氣壓縮機(jī)的入口連接的空氣供應(yīng)管線中，從而使用從所述空氣壓縮機(jī)的出口旁通來的壓縮空氣將從所述燃料電池排出的冷凝水注射到所述空氣壓縮機(jī)的入口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的空氣加濕裝置，其中將所述空氣壓縮機(jī)的出口連接到注射器的入口的旁通管線包括配置成調(diào)整開放和閉合角度的旁通閥。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的空氣加濕裝置，其中所述注射器是雙流體噴嘴，其包括: 外中空體，其具有設(shè)置在所述外中空體的一側(cè)的中心部分的第一噴嘴；以及 內(nèi)中空體，其具有插入到所述第一噴嘴的中心部分中且設(shè)置在所述內(nèi)中空體的一端的第二噴嘴。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的空氣加濕裝置，其中所述注射器是雙流體噴嘴，其包括: 外中空體，其具有設(shè)置在所述外中空體的一側(cè)的中心部分的第一噴嘴；以及 內(nèi)中空體，其具有隔開地插入到所述第一噴嘴的中心部分中且設(shè)置在所述內(nèi)中空體的一端的第二噴嘴。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于燃料電池的空氣加濕裝置，其中所述注射器的所述外中空體與所述內(nèi)中空體之間的空間形成為通過旁通管線與所述空氣壓縮機(jī)的出口連通地連接的壓縮空氣流空間，且所述內(nèi)中空體的內(nèi)部空間形成為通過與所述燃料電池的冷凝水儲(chǔ)器連接的冷凝水排出管線連通地連接的冷凝水流空間。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于燃料電池的空氣加濕裝置，其中所述注射器的所述外中空體與所述內(nèi)中空體之間的空間形成為通過旁通管線與所述空氣壓縮機(jī)的出口連通地連接的壓縮空氣流空間，且所述內(nèi)中空體的內(nèi)部空間形成為通過與所述燃料電池的冷凝水儲(chǔ)器連接的冷凝水排出管線連通地連接的冷凝水流空間。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的空氣加濕裝置，其中所述空氣壓縮機(jī)的出口并排地設(shè)有用于供應(yīng)到所述陰極的空氣的測(cè)量相對(duì)濕度的濕度傳感器和測(cè)量溫度的溫度傳感器。8.一種用于燃料電池的空氣加濕方法，其包括以下步驟: 通過空氣壓縮機(jī)抽吸并壓縮外部空氣且將所壓縮的外部空氣供應(yīng)到所述燃料電池； 使用旁通管線從所述空氣壓縮機(jī)的出口將壓縮空氣的一部分旁通到所述空氣壓縮機(jī)的入口側(cè)； 通過注射器將從所述燃料電池排出的冷凝水注射到所述空氣壓縮機(jī)的入口中，同時(shí)使用旁通到所述空氣壓縮機(jī)的入口側(cè)的壓縮空氣抽吸從所述燃料電池排出的冷凝水；以及 使所述外部空氣在通過所注射的冷凝水進(jìn)行加濕的同時(shí)經(jīng)過所述空氣壓縮機(jī)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于燃料電池的空氣加濕方法，其中當(dāng)所述空氣壓縮機(jī)的出口溫度Tci達(dá)到預(yù)定溫度T ,或更大時(shí)，將所注射的冷凝水與所述壓縮空氣一起旁通到所述空氣壓縮機(jī)的入口，而當(dāng)T/j、于T ,時(shí)，停止所述冷凝水的注射。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于燃料電池的空氣加濕方法，其中所述冷凝水的注射量控制從所述空氣壓縮機(jī)的出口旁通到入口的壓縮空氣的旁通量，從而將所述空氣壓縮機(jī)的出口側(cè)的相對(duì)濕度調(diào)整為等于或小于約100%。11.一種用于燃料電池的空氣加濕裝置，其包括: 空氣壓縮機(jī)，配置成將空氣供應(yīng)到所述燃料電池的陰極；以及 注射器，設(shè)置在與所述空氣壓縮機(jī)的入口連接的空氣供應(yīng)管線中，從而將從所述燃料電池排出的冷凝水直接注射到所述空氣壓縮機(jī)的入口。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于燃料電池的空氣加濕裝置，其中所述注射器是注水噴嘴，其通過冷凝水排出管線直接注射來自冷凝水儲(chǔ)器的冷凝水，在所述冷凝水儲(chǔ)器中儲(chǔ)存從所述燃料電池排出的冷凝水。13.一種用于燃料電池的空氣加濕方法，其包括以下步驟: 通過空氣壓縮機(jī)抽吸并壓縮外部空氣且將所壓縮的外部空氣供應(yīng)到所述燃料電池； 通過注射器使用注水噴嘴將從所述燃料電池排出的冷凝水直接注射到所述空氣壓縮機(jī)的入口中；以及 使所述外部空氣在通過所注射的冷凝水進(jìn)行加濕的同時(shí)經(jīng)過所述空氣壓縮機(jī)。14.一種燃料電池系統(tǒng)，其具有根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的空氣加濕裝置。15.一種車輛，其包括具有根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于燃料電池的空氣加濕裝置的燃料電池系統(tǒng)。
【專利摘要】本發(fā)明提供用于燃料電池的空氣加濕裝置和方法。用于燃料電池的空氣加濕裝置和方法可冷卻空氣壓縮機(jī)以及通過空氣壓縮機(jī)壓縮的空氣，且通過將水與空氣混合且將混合物注射到空氣壓縮機(jī)的入口中可容易地對(duì)供應(yīng)到燃料電池的空氣進(jìn)行加濕。特別地，空氣加濕裝置和方法可通過以下操作容易地對(duì)供應(yīng)到燃料電池的陰極的空氣進(jìn)行加濕：從將空氣供應(yīng)到燃料電池的陰極的空氣壓縮機(jī)的出口旁通一部分壓縮空氣，且同時(shí)使用旁通的壓縮空氣將從燃料電池系統(tǒng)排出的冷凝水注射到空氣壓縮機(jī)的入口中。
【IPC分類】H01M8/04828
【公開號(hào)】CN105226312
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410843160
【發(fā)明人】權(quán)赫律, 金賢裕, 李昌夏
【申請(qǐng)人】現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社
【公開日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2014年12月30日
【公告號(hào)】DE102014226855A1, US20150349361