[实用新型]一种气体加湿系统

说明书

技术领域

本实用新型属于加湿技术领域，涉及一种加湿系统，尤其是一种气体加湿系统。

背景技术

燃料电池是一种电化学反应装置，直接将化学能转换为电能。根据电解质的不同，可以分为质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池。质子交换膜燃料电池工作温度低，电流密度大，响应速度快，性能稳定；而且反应生成物只有水，不存在腐蚀性。因此，质子交换膜燃料电池能够广泛地应用于移动电源领域。

质子交换膜燃料电池利用氢气和氧气反应产生电能。当分别向燃料电池阳极和阴极供给氢气与氧气时，反应气体经扩散层扩散，进入多孔阳极的氢原子被催化剂吸附并离化为氢离子和电子，氢离子经由质子交换膜转移到阴极，电子在电极内传递至负极集流板经外电路负载流向阴极，在阴极催化层上氢离子和氧离子结合成水分子。而电子从外电路通过产生电能。

作为电解质的质子交换膜必须湿润，这样才能更好地传导质子。研究表明，质子交换膜的导电性与其含水量成正比。因此，为了提高转换效率，必须加湿质子交换膜。目前燃料电池所用的加湿方法主要是通过加湿反应的气体，利用湿润的气体所携带的水汽来加湿质子交换膜。

在现有的加湿方式中：焓轮加湿利用陶瓷转轮吸收尾气中的水汽和热量来对新鲜的进气加湿，但因为具有旋转部件，容易蹿气并且增加了耗能。中空纤维管束加湿方式利用亲水材质制备的无孔中空纤维束，水从中空纤维束的外侧流过，加湿气体从纤维管束的内侧流过，水由于浓差的作用从水侧扩散到气体进而完成对气体的加湿。该加湿方式所涉及的加湿器具有结构紧凑，无额外耗能等优点，可以广泛适用于各种用于移动电源的场合，但是价格昂贵，不利降低燃料电池的成本。鼓泡加湿方式是将反应的气体通入盛有一定温度的水中，利用气泡表面传热传质达到加湿气体的目的。鼓泡加湿器结构简单，材料便宜，但由于鼓泡后气泡不均匀，加湿效率低，通常仅适用于小功率的燃料电池实验室测试，而对大功率(10kW以上)的燃料电池而言则不能满足要求。雾化加湿方式利用液体雾化的原理对进气进行加湿，公开号为CN 1516308A的中国专利申请公开了一种超声雾化的燃料电池系统，利用超声波，将盛在容器中的液态水进行雾化，然后被气体携带进入燃料电池系统中，但是由于超声波雾化实际是许多小液滴，并不是真正的水蒸气，加湿效果不理想。公开号为CN 101577338A的中国专利申请涉及一种燃料电池加湿器，提出了采用雾化喷嘴和换热器结合的方法，通过采用换热的方式对气体温度进行控制，但在对大流量气体进行加湿时，换热的方式温度控制响应速度慢，影响加湿效果(气体中存在冷凝水或不能充分加湿)。

综上，现有技术中，没有适用于大功率(10kW以上)的燃料电池系统和适用于大流量气体的结构简单，成本较低，加湿效率高的加湿系统。因而，能够对大流量气体进行高效加湿，且所涉及的系统结构简单，成本较低，加湿效率高，加湿效果稳定的加湿技术具有极强的研究意义和应用价值。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够对大流量气体进行有效加湿，结构简单，加湿效果稳定，尤其适用于燃料电池系统加湿的气体加湿系统。

为了达到上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种气体加湿系统，包括加湿器主体、雾化喷射单元、气体喷射单元；所述加湿器主体至少包括从上到下依次设置的雾化喷射室和气体喷射室；所述雾化喷射单元包括设置于所述雾化喷射室中的至少一个雾化喷头，所述雾化喷头的入口连通用于加湿的液体；所述雾化喷头的喷射方向朝下；所述气体喷射单元包括设置于所述气体喷射室中的至少一个气体喷头，所述气体喷头的入口连通待加湿的气体；所述气体喷头的喷射方向朝上。

所述加湿器主体还包括位于所述雾化喷射室上方的气液分离室，以对加湿后的气体进行气液分离；优选地，所述气体加湿系统还包括连通所述气液分离室的气体加热单元，所述气体加热单元包括气体加热器，以对经过气液分离的气体进行加热，去除冷凝水；优选地，所述气体加热单元还包括第一温度传感器，以检测经过气液分离后的气体的温度，辅助调节对经过气液分离后的气体的加热；优选地，所述气体加热器安装在所述气液分离室的顶部的出口处。

所述雾化喷射单元还包括连接所述雾化喷头的雾化流量控制器，所述雾化流量控制器包括至少一个流量控制阀，以控制用于加湿的液体的流量。