[实用新型]一种大功率燃料电池测试台用增湿器

说明书

本实用新型公开一种大功率燃料电池测试台用增湿器，包括鼓泡增湿区、位于鼓泡增湿区上部的喷淋增湿区和位于鼓泡增湿区下部的储水区，所述鼓泡增湿区与喷淋增湿区之间留有空间，所述鼓泡增湿区的下部设有气体进口，所述喷淋增湿区的顶部设有气体出口与去离子水进口，所述储水区的底部设有去离子水出口，去离子水进口与去离子水出口之间通过外部管道连接。本实用新型采用鼓泡增湿和喷淋增湿相结合的方式，可达到良好的增湿效果，喷淋增湿区高比表面积填料，可实现高效增湿，同时防止液态水进入燃料电池；采用喷淋装置代替喷嘴，控制简单，成本低廉；本实用新型内部无转动部件，使用寿命长。

技术领域

本实用新型涉及质子交换膜燃料电池水管理，具体地说是涉及一种燃料电池测试台用反应气体增湿技术。

背景技术

质子交换膜燃料电池具有能量转化效率高、环境友好、结构简单、操作方法等优点，是航空航天、水下潜艇、路面交通、分布式电站、备用电源等的理想候选电源之一。燃料电池技术经过多年的发展，逐渐进入了商业化初级阶段，尤其是近几年，电动汽车对大功率燃料电池的需求日益紧迫。

膜电极是燃料电池的核心部件，其中质子交换膜起到传导子、阻隔阴阳极气体的作用，质子在膜中的传导需要水的参与，因此需要对反应气体进行增湿，使质子交换膜处于良好的水合状态，保证膜具有较高的质子传导率，提高燃料电池的输出性能和使用寿命。燃料电池电堆产品生产下线后的活化以及电堆产品性能的标定需要通过燃料电池测试台架完成，因此，燃料电池测试台架需要具备良好的增湿效果、较宽的增湿范围、快速的增湿响应等特性，满足大功率燃料电池电堆技术的发展需求，目前，测试台架常用的增湿方法主要有鼓泡增湿法、喷淋增湿法、渗透膜增湿法。中国专利CN104716357公开了一种具有防止返水功能的鼓泡增湿器，该方法设备简单、工艺简便、成本低廉，在小功率燃料电池测试台架上较为常见，但是在气体流量较大时会出现液态水进入燃料电池的问题。中国专利CN101577338、CN1753223公开了喷淋增湿器，该方法将液态水直接注入到反应气体中，气液混合不均匀，无法将所有的液态水气化，可能造成燃料电池扩散层水淹问题，并且喷嘴控制较为复杂，中国专利CN105226310公开了一种膜增湿器，渗透膜增湿工艺成熟、易于操作，但成本高、寿命短，并且增湿效率较低，大功率燃料电池电堆所需的膜增湿器体积较大，不利于测试平台体积的减小和成本的下降，为了解决上述问题，本实用新型提供了以下技术方案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种大功率燃料电池测试台用增湿器。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

一种大功率燃料电池测试台用增湿器，包括鼓泡增湿区、位于鼓泡增湿区上部的喷淋增湿区和位于鼓泡增湿区下部的储水区，所述鼓泡增湿区与喷淋增湿区之间留有空间，所述鼓泡增湿区的下部设有气体进口，所述喷淋增湿区的顶部设有气体出口与去离子水进口，所述储水区的底部设有去离子水出口，去离子水进口与去离子水出口之间通过外部管道连接；

所述喷淋增湿区包括喷淋装置、第一填料层和第一气体均布板，所述喷淋装置设置在去离子水进口的下方，所述第一填料层设置在喷淋装置与第一气体均布板之间，所述第一填料层由多孔材料填充而成；

所述喷淋装置包括导液管和喷淋管，导液管与去离子水进口连接，用于将去离子水均匀分配给喷淋管，喷淋管与导液管连接，喷淋管下部管壁上均匀分布有小孔，小孔孔径为1.0-5.0mm,通过小孔将去离子水均匀喷淋到第一填料层；

所述鼓泡增湿区包括第二气体均布板和第二填料层，所述所述第二气体均布板设置在靠近储水区的一面，所述第二填料层由多孔材料填充而成；

所述储水区内设置有加热装置，所述加热装置为加热棒或换热器，所述鼓泡增湿区与储水区由导管连通，导管的上端高于第二填料层，导管的下端浸入储水区的液位之下。

作为本实用新型的进一步方案，所述增湿器的加湿方法包括如下步骤：