[发明专利]一种新型气体增湿器及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及生活、生产领域，尤其涉及一种新型气体增湿器及其方法，特别适用于解决工业增湿如燃料电池增湿问题以及生活生产增湿如房间增湿和育苗保鲜增湿问题。

背景技术

在相关领域，增加气体湿度非常重要，目前使用的方法主要有电加热型加湿法、高压喷雾式加湿法、超声波加湿法和湿膜加湿法等。电加热型加湿法是通过加热使水汽化产生蒸汽，其能耗高，且产生的水蒸气遇冷容易凝结成液滴，增湿效果不佳；高压喷雾加湿法容易产生液态小水滴；超声波加湿法对水质的要求高，如果水中含有较多离子，则容易产生粉末状物质，影响卫生和相关设备性能；湿膜加湿法一般以液态水为原料，加湿效果并不稳定，受液态水状态的影响较大。这些方法的不足限制了其在一些高新科技领域的应用，如在燃料电池领域，因燃料电池在使用中需要有充足的水分存在，且对水的含量和质量有着严格的要求，所以对质子交换膜燃料电池系统的定量增湿显得尤为重要。目前使用的技术手段主要有加热加湿法、喷淋型加湿法和湿膜加湿法，然而这些加湿装置的设计往往结构复杂、体积较大、能耗高、成本高、增湿效果难以调控、且截留气体、粉尘等有害物质效果差，用于燃料电池时会对燃料电池的活性及寿命产生严重影响。如专利CN201110254614.9和专利CN200710148952.8，其所述的增湿装置均比较复杂，占用体积相对较大，这有碍于其在汽车尤其是小型汽车上的使用；专利CN01114150.6，其采用湿膜加湿法，其本身结构虽然简单，不过其运行时需要配置额外水箱，这增加了系统的复杂度以及体积。在生活领域，在空调给人们生活带来舒适的同时，也给人们带来了干燥的环境，冬天时这一现象尤为明显。适当增加房间的湿度有益于提高人们的舒适感，目前使用的加湿方法主要是采用电加热法，然而该方法对普通家庭来说，耗能耗电，难以推广。在生产领域，育苗增湿以及保鲜增湿也非常重要，尤其是水果蔬菜的长距离运输的保鲜增湿，因保持一定的湿度有利于提高水果蔬菜的口感，所以对干燥空气的增湿非常重要。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提供一种新型气体增湿器，本发明的另一目的提供了利用上述新型气体增湿器的增湿方法；该增湿器及其方法使用无机膜为增湿介质，其突破了湿膜加湿法须采用液态水为增湿原料的限制，其有利于解决燃料电池增湿、房间增湿及育苗保鲜增湿等问题。

本发明提供了一种新型气体增湿器及其方法，该增湿器以无机膜材料作为增湿介质，其特点是增湿效果稳定高效、节能环保。因多孔陶瓷膜材料、多孔金属膜或沸石分子筛膜具有强亲水性，当湿气与增湿元件接触时，在水汽分压差作用下，水汽在增湿元件表面优先吸附并透过增湿元件，其他气体则因水汽的优先吸附而不透过或者很少透过增湿元件，从而达到单纯增加气体湿度的目的。

本发明的技术方案为：一种新型气体增湿器，其特征在于由无机膜元件8、壳体7、多孔折流板12、管层气体分布器11a、壳层气体分布器11b、上孔板3a和下孔板3b、上端头1a和下端头1b组成；其中壳体7中设有等间距分布的多孔折流板12；无机膜元件8通过密封材料9粘接固定在上孔板3a上，置于壳体7中，无机膜元件8底部用密封材料9与下孔板3b密封，无机膜元件8上下分别使用上卡扣或螺纹2a和下卡扣或螺纹2b拧紧固定，壳体7顶部设有上端头1a，底部设有下端头1b；上端头1a和下端头1b中部分别设有干气进口14a和干气出口14b，干气进口14a内侧连接管层气体分布器11a，外侧按顺序分别连接第一阀门4a和第一流量湿度传感器10a；干气出口14b外侧按顺序分别连接第四阀门4d和第二流量湿度传感器10b；在壳体7下侧靠近下孔板3b处开有湿气进口6b，湿气进口6b内侧连接壳层气体分布器11b，外侧分别连接第三阀门4c、第二流量传感器5b；在壳体7上侧靠近上孔板3a处开有湿气出口6a，湿气出口6a外侧分别连接第二阀门4b及第一流量传感器5a；湿气进口6b的对侧设置排液阀13。

本发明还提供了一种利用上述的新型气体增湿器的增湿方法，其具体步骤为：

（1）将一定压力、温度和流速的干气通入增湿器管层管线，使用第一流量湿度传感器10a测定其湿度并控制第一阀门4a调节其流量，然后通过干气进口14a经管层气体分布器11a充分分散后送入增湿器管层，到达膜元件8的内表面；与此同时将一定压力、温度和流速的湿气通入增湿器壳层管线，经第一传感器5b测定湿气湿度并控制第三阀门4c调节其流量后送入增湿器壳层，到达无机膜元件8的外表面；