[实用新型]一种质子交换膜燃料电池的增湿系统

说明书

本实用新型提供了一种质子交换膜燃料电池的增湿系统，属于燃料电池技术领域。它解决了如何提高气体增湿效率和均匀度的问题。本系统包括混合气体容器和雾化器，混合气体容器具有与混合气体容器内部连通的雾化气进气口和干燥气进气口，雾化器包括雾化部件、设置于混合气体容器内部的雾化导流体和设置于雾化导流体外表面的若干个雾化气喷嘴，雾化部件设置于混合气体容器外部且连通雾化气进气口，雾化部件通过雾化导流体连通若干个雾化气喷嘴，干燥气进气口上设置有干燥气流量调节阀，干燥气流量调节阀管路连接干燥气导流体，干燥气导流体设置于混合气体容器内且连通干燥气进气口，干燥气导流体外表表面设置有若干个气体喷嘴。从而提高增湿效率和均匀度。

技术领域

本实用新型属于燃料电池技术领域，涉及一种质子交换膜燃料电池的增湿系统。

背景技术

质子交换膜燃料电池是一种新型的绿色动力源，具有工作温度低，不存在腐蚀问题，电流密度高，功率密度大、响应速度快等优点。质子交换膜是质子交换膜燃料电池的核心部件，用于质子交换膜燃料电池的质子交换膜需要在有水存在的情况下才能传导质子，且只有在充分水化的状态下才能具有最佳的质子导电性，因此质子交换膜必须含有足够的水分，处于良好的水合状态。然而在燃料电池运行过程中，质子在电解质膜中实质上是以水合质子的形式从阳极迁移至阴极，在持续通入干燥的阳极燃料的情况下，很容易造成阳极端电解质膜的干枯现象。在阴极端也同样存在电解质膜干枯现象，尤其是使用空气作为氧化剂时，需要通入过量空气，当大量干空气吹入时，未反应的高温气体容易将阴极区域产生的产物水汽化，随着反应气体的快速流动一起被带出电池，致使阴极端缺水。电解质膜的水分缺失将使燃料电池的内阻迅速增加，从而使电池性能急剧下降。因此，在反应气体参与反应前，需对其进行增湿以补充电解质膜上缺失的水分，保证良好的质子传递性能。

中国专利文献公开了专利号为200910143717.0的一种燃料电池增湿装置，包括气体进气口、气体出气口、雾化喷嘴、水量调节阀及气体容器湿度测量装置。该装置引入了湿度测量装置，根据检测得到的湿度调节雾化喷嘴的进水量，从而对气体的湿度进行控制，提高了增湿效率高，可以对反应气体的湿度进行及时控制，但湿度测量置于气体混合容器外，湿度调节相对有些滞后，而且该装置仅通过调节水量来保证湿度，加湿器出口又与水雾喷嘴相邻设置，这种结构往往也无法保证加湿气体成分的均匀性。

发明内容

本实用新型针对现有的技术存在的问题，提出了一种质子交换膜燃料电池的增湿系统，该系统解决了如何提高气体增湿效率和均匀度的问题。

本实用新型通过下列技术方案来实现：一种质子交换膜燃料电池的增湿系统，包括混合气体容器和雾化器，混合气体容器具有与混合气体容器内部连通的雾化气进气口和干燥气进气口，雾化器包括雾化部件，雾化部件设置于混合气体容器外部且连通雾化气进气口，其特征在于，所述雾化器还包括设置于混合气体容器内部的雾化导流体和设置于雾化导流体外表面的若干个雾化气喷嘴，雾化部件通过雾化导流体连通若干个雾化气喷嘴，所述干燥气进气口上设置有干燥气导流体，干燥气导流体设置于混合气体容器内且连通干燥气进气口，干燥气导流体外表表面设置有若干个气体喷嘴。

雾化水进入雾化导流体内通过若干个雾化气喷嘴雾化气进入混合气体容器内，且干燥气通过干燥气导流体经若干个干气体喷嘴喷出。此时雾化气与干燥气在混合气体容器内形成对流式混合，增加了气体混合过程的扰动，使得增湿效率得到极大的提高，同时提高增湿气的均匀度。上述的质子交换膜燃料电池的增湿系统中，所述雾化导流体设置于干燥气导流体正对面，且若干个雾化气喷嘴与若干个气体喷嘴个数相同且一一对应设置。这里使得雾化气与干燥气经雾化气喷嘴和气体喷嘴进入混合气体容器内形成对流，增强对流强度，提高气体混合过程的扰动，提高雾化增湿效率和均匀度。