解读燃料动力电池阴极侧进气系统：确保清洁与完美湿度

质子交换膜燃料动力锂电池由通过半透膜彼此隔开的电极组成。大量串联布置的这些电极膜单元形成燃料动力锂电池堆。

在运行期间，燃料动力锂电池核心组件对进气中存在的颗粒、有害气体和水非常敏感。同时质子交换膜在工作中又要空气中保持充分的相对湿度，以确保它不会太干。为了确保燃料动力锂电池堆无故障运行和系统的使用寿命，颗粒的过滤和有害气体的吸附以及有效的水分离非常重要。

据曼胡默尔透露，公司现已开发出用于燃料动力锂电池阴极通道并确保供应有效干净空气的创新型进气系统。

资料显示，曼胡默尔集团于1941年建于德国南部的路德维希堡，毗邻斯图加特。曼胡默尔集团致力于为国际汽车行业和工程机械行业开发和供应原厂配套设备。在汽车行业，曼胡默尔的产品包括多功能塑料空气过滤系统、进气歧管系统、液体过滤系统、空调滤清器和气缸盖罩以及用于车辆售后服务和维修的滤芯。

曼胡默尔集团作为拥有约80年过滤技术相关相关经验的汽车零部件公司，在燃料动力锂电池领域相关零部件已有多年开发相关相关经验。

针对阴极空滤净化系统的研发，曼胡默尔集团早在十多年前已经开始：2008年，开始开发适用于辅助动力装置的阴极空滤并在2009年进行首批样品供应；2010年，在微型热电联产设备上供应阴极空滤进行测试并于2012年成功中标此项目；2013年，PROTECT+air系列阴极空滤成功中标德国F-Cell项目；2014年，开发适用于SOFC辅助动力装置的阴极空滤；2016年，开发星形打折结构阴极空滤中标燃料动力锂电池叉车项目；2017年，推出了氨气吸附增强的过滤材料；2019年，推出新一代车用级ENTARONFC系列阴极空滤系统。

今年一月，曼胡默尔官微透露，公司已加入国际氢能委员会HydrogenCouncil。国际氢能委员会于2017年初在达沃斯世界经济论坛上成立，是首个推动氢技术在全球能源转型中发挥用途的由全球领先公司首席执行官组成的倡议组织。目前的成员是80多家领先的能源、运输及工业公司。该理事会与政府决策者，国际当局和公众一道，旨在建立将氢能作为解决方法，以促进退出化石燃料和核能，并实现《巴黎协定》的目标。

下文将着重介绍阴极侧进气系统的重要功能及曼胡默尔给出的产品技术方法。

第一步：清洁空气

吸入的环境空气通过带有空气分离器的脏空气管道被引导到整个系统的核心部件阴极空气滤清器。颗粒过滤层将进气中的颗粒物质分离。过滤器滤芯的专用活性炭层吸收有害气体，例如二氧化硫（SO2），氮氧化物（NOx）和氨（NH3），因此可以保护催化剂免受污染和降解。

阴极空气净化系统

在干净空气侧，空气流量传感器测量进入系统的空气量。该信息被用于计算氧气与氢气的精确比例，以确保最佳运行和燃料动力锂电池堆的效率。集成在干净空气管道中的谐振器可减轻令人不快的流动噪声，同时管道中的波纹管可供应必要的运动补偿。

宽频消音器

第二步：完美湿度

干净的空气会通过压缩机将足够的空气引导至燃料动力锂电池。这一过程导致气体温度升高，在进入燃料动力锂电池堆之前，通过位于压缩机下游的冷却器降低增压空气温度。

为了使燃料动力锂电池运行最佳，进气必须有充分的湿度。假如进气太干，将对燃料动力锂电池堆中质子交换膜的电导率出现负面影响。因此，根据运行状态，加湿器会将来自阴极排气过程的水添加到进气中来新增进气湿度。在加湿的过程中可能会形成水滴，阴极水分离器将这些水滴分离出来实现对燃料动力锂电池堆的保护。

加湿器

阴极水分离器

燃料动力锂电池堆上游的进气控制阀门调节进气流量，以确保实现理想的电化学反应。介质分配模块中的颗粒过滤器（燃料动力锂电池堆的法兰）还供应了额外的保护，以防止来自制造和组装过程的颗粒进入燃料动力锂电池堆。

第三步：冷却液过滤

燃料电堆反应出现的水由排气管引导回到加湿器。在加湿器中湿度通过气密的平板薄膜传递到进气中。多余的水通过水分离器去除，以保护涡轮机免受水的冲击造成损坏。排气涡轮机用于利用系统中的动能来提高整体的效率。在将空气引出排气管之前，消声器可消除超出目标存在的噪音。

除了进气系统外，曼胡默尔还将过滤专业知识应用于冷却回路。氢和氧在燃料动力锂电池中的反应出现的热量并通过冷却回来进行散热。冷却液颗粒过滤器将冷却液回路中有害颗粒分离出来进行泵的保护。位于冷却液旁通支路中的离子交换过滤器可将阴阳离子从系统中置换出来从而确保冷却液电导率保持在允许的极限以下。

冷却液颗粒过滤器

去离子器

据了解，曼胡默尔利用专业的仿真知识以及丰富广泛的设计专业知识来开发燃料动力锂电池阴极通道的进气系统，实现单个供应商供应完整集成的系统。其不仅实现了各个组件的灵活完美匹配，还极大降低了部件间接口和简化了安装工艺，并确保燃料动力锂电池在整个使用寿命内的性能。