[发明专利]一种燃料电池加湿控制装置

权利要求书

1.一种燃料电池加湿控制装置，其特征在于：

包括加湿器主体（1），加湿器主体（1）为上端开口的容器，开口端为圆形，于圆形上开口端上方设置有一上下二端开口的中空的圆锥台形筒体作为冷却塔（2），冷却塔（2）的下开口端与容器圆形上开口端密闭连接；于冷却塔（2）的内壁面上设有2个以上沿轴向设置的冷却片组（20），每个冷却片组为一个上下二端开口的圆锥台形筒体或2个以上沿圆周方向间隔分布的、上下表面为圆弧面的圆弧形挡片，圆锥台形筒体或圆弧形挡片下端与冷却塔（2）的内壁面固接，圆锥台形筒体靠近下底面的侧壁上设有导液通孔，圆弧形挡片的圆心角向下；

于冷却塔（2）的外壁面上设有用于通入冷却流体的夹套或盘管（3）；

于容器内装填有水，一气体管路（4）穿过容器的侧壁面伸入至水面以下，于气体管路伸入至水面以下的出口端设有气体分布器（5）；处于容器外的气体管路入口（6）与气源相连；

于容器内水面以下设有加热管（7），加热管（7）内设有电加热元件；于容器内水面以下设有温度测试管（8），温度测试管（8）内设有热电偶；

于容器底部和/或侧面设有进水管（9）和出水管（10），进水管（9）和出水管（10）分别与水箱（11）相连通，于进水管（9）和出水管（10）上分别设有第一三通阀（12）和第二三通阀（13），第一三通阀（12）和第二三通阀（13）的第三个接口经水泵（14）相连通；

于冷却塔（2）的上开口端设有加热管路（15），加热管路（15）一端与冷却塔（2）的上开口端密闭连接，另一端与燃料电池相连；于加热管路（15）上设有电加热元件，电加热元件置于一插入加热管路（15）内的加热管（16）内或缠绕于加热管路（15）的外壁面上；

于靠近冷却塔（2）的加热管路（15）内设有一套管，套管内设有热电偶（17），热电偶（17）和套管内壁面之间设有电加热元件；

于加热管路（15）上设有气压表（18）。

2.按照权利要求1所述装置，其特征在于：

于夹套或盘管（3）的冷却流体入口处设有电加热元件，电加热元件置于一插入冷却流体入口处的加热管（24）内或缠绕于冷却流体入口处的外壁面上；冷却流体入口位于夹套或盘管（3）的底部，冷却流体出口（19）位于夹套或盘管（3）的顶部。

3.按照权利要求1所述装置，其特征在于：

冷却塔（2）的下开口端（21）与容器圆形上开口端密闭连接，所述密闭连接方式为螺纹螺合、焊接中的一种。

4.按照权利要求1所述装置，其特征在于：

加热管路（15）一端与冷却塔（2）的上开口端（22）密闭连接，所述密闭连接方式为螺纹螺合、焊接中的一种。

5.按照权利要求1所述装置，其特征在于：

于出水管（10）上设有水压压力表（23）。

6.按照权利要求1所述装置，其特征在于：冷却塔（2）圆锥台形筒体的圆锥角角度45~75°。

7.按照权利要求1所述装置，其特征在于：电加热元件为电加热丝、电加热带、电加热管中的一种或二种以上。

8.按照权利要求1所述装置，其特征在于：加热管路（15）外壁设有隔热材料，所述隔热材料为玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐、气凝胶毡、真空板中的一种或二种以上。

9.按照权利要求1-8任一所述装置对燃料电池气体加湿程度的快速控制方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤S1：在加湿器内无去离子水的情况下启动加湿器，测定气体温度T₀；

步骤S2：启动露点温度测试装置内的加热元件，控制加热功率使温度测试装置温度稳定在温度T₁，该温度需大于所需最大露点温度，同时根据T₀与测温装置加热功率W检验测温装置是否处于正常工作状态并校准测温装置与管壁接触点温度T′，根据实验需求，上述校准步骤可在一个或两个以上的温度点进行；

步骤S3：若系统正常，启动水管理系统，向加湿罐内供水，根据水压表与气压表的差值计算并控制水位；

步骤S4：上位机通过PID控制程序控制加湿器水温为T₂，该温度根据测试范围内所需的最大露点温度调整；

步骤S5： 上位机根据燃料电池所需的加湿量，通过改变冷却塔夹套或盘管内冷却流体的温度来控制加湿气露点温度，所述加湿气露点温度由露点温度测试装置测得；

步骤S6： 当所需加湿范围过大，上述控制方法难以满足低湿度要求时，可通过控制水管理系统使加湿器内的去离子水通过外循环的方式迅速降温。