[发明专利]一种燃料电池测试系统鼓泡加湿装置及加湿方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池测试系统鼓泡加湿装置及加湿方法，通过引入具有保温功能的第二储液箱，在测试过程中，通过加湿液在第一储液箱与第二储液箱之间的相互转移可以快速调节第一储液箱中加湿液的液位高度。根据对鼓泡加湿器的实验标定结果，可以把直接的湿度控制问题转化为间接的液位控制问题，避免了湿度传感器测量滞后引起的湿度调节准确度低的问题。本发明一种燃料电池测试系统鼓泡加湿装置及加湿方法，可以实现气体流量与设定湿度变化时，被加湿气体湿度的快速响应。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池测试系统鼓泡加湿装置及加湿方法。

背景技术

随着人们对环境和能源问题的日益关注，通过电化学反应将化学能直接转化为电能的质子交换膜燃料电池(PEMFC)在许多混合动力系统中有着广阔的应用前景。PEMFC的有效性能在很大程度上取决于电池内部的水管理。质子以水合氢离子的形式从阳极转移到阴极，水在膜内的传输由电渗透力、扩散和对流共同作用，质子导电性取决于膜的水合作用，膜的水合不足会降低质子电导率，导致电阻损失增加，燃料电池堆的净功率降低，局部热点会显著降低膜的寿命。当水从阴极到阳极的反向扩散不足以满足膜的水合要求时，为了保持膜的水合，需要对进堆前的反应气体加湿。

目前存在的燃料电池加湿技术主要有有鼓泡加湿、喷淋加湿与膜加湿。其中鼓泡加湿由于加湿液存在热容，因此升温降温过程较慢，无法实现加湿后气体温度的快速调节。喷淋加湿方式，加湿后气体中含有液态水滴，可能会引起电堆水淹，且调节过程中水流量和加热管功率的波动会引起湿度较大的变化。使用出电堆气体加湿进电堆气体的膜加湿方式，不能主动精确的调节入堆气体湿度，并且在流量突然改变时，湿度调节存在滞后，膜加湿方式不能满足加湿快速性要求。当燃料电池出口空气温度与湿度较低时，膜加湿方式不能达到理想的加湿效果。现有技术未对湿度传感器测量滞后给出解决方案，湿度传感器本身的滞后也会影响温度调节的稳定性与准确性。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种燃料电池测试系统鼓泡加湿装置，通过引入具有保温功能的第二储液箱，可以有效补偿气体流量与设定湿度突然变化时，由于湿度传感器测量滞后引起的湿度调节准确度低的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种燃料电池测试系统鼓泡加湿装置，包括：

鼓泡加湿器；所述鼓泡加湿器包括用于储存加湿液的第一储液箱、浸没在加湿液中的气体分布器、开设于所述第一储液箱上的且位于所述气体分布器下方的进气口、开设于所述第一储液箱上的用于通出湿化气体的出气口、用于为加湿液控温的控温机构，用于测量所述湿化气体湿度的湿度传感器；

液位控制系统；所述液位控制系统包括用于储存加湿液的且具有保温功能的第二储液箱、用于检测所述第一储液箱中液位高度的液位传感器、连通在所述第一储液箱和所述第二储液箱之间的第一补水管路、连通在所述第一储液箱和所述第二储液箱之间的排水管路、连通在所述第一储液箱上的第二补水管路；

所述第二储液箱，用于储存所述第一储液箱中加热到设定温度的部分加湿液。

优选地，所述装置具有稳态调节、升液位调节和降液位调节过程：

在稳态调节中，关闭所述第一补水管路和所述排水管路，打开所述第二补水管路，小幅度调节液位；

在升液位调节中，关闭所述排水管路和所述第二补水管路，打开所述第一补水管路，将所述第二储液箱中具有设定温度加湿液送入所述第一储液箱中；

在降液位调节中，关闭所述第一补水管路和所述第二补水管路，打开所述排水管路，将所述第一储液箱中具有设定温度的加湿液送入所述第二储液箱中。

优选地，所述第二储液箱上裹设有保温层。

优选地，所述第二储液箱的容积小于等于所述第一储液箱的容积。

优选地，所述第二储液箱顶端低于所述第一储液箱顶端。