[发明专利]一种车载氢燃料电池用加湿器

说明书

本发明提供一种应用于氢燃料电池技术领域的车载氢燃料电池用加湿器，所述的车载氢燃料电池用加湿器的压缩机(1)和水微粒发生模块(3)分别通过管路与混合器(2)连通，混合器(2)与加热器(4)连通，前端湿度传感器(6)、前端温度传感器(7)、后端湿度传感器(8)、后端温度传感器(9)分别与加湿器控制部件(10)连接，所述的水微粒发生模块(3)包括超声波发生器(11)、储水罐(12)，本发明所述的车载氢燃料电池用加湿器，结构简单，能够实现水微粒与压缩空气充分混合后对燃料电池进气进行加湿，充分发挥超声波加湿效率高、能耗低的优势，对不同功率的燃料电池均可按照控制器要求精确加湿。

技术领域

本发明属于氢燃料电池技术领域，更具体地说，是涉及一种车载氢燃料电池用加湿器。

背景技术

氢燃料电池作为一种新型燃料电池，除具备燃料电池比能量高、发电效率高、噪音低、污染小等优点外，还具有常温运行、燃料来源广、零排放、固体质子交换膜无腐蚀性等特有优势，在交通、便携式电源以及分布式发电等领域得到了广泛应用，适合作为交通车辆的移动电源并取代内燃机作为动力源。氢燃料电池中质子交换膜传输质子需要其以水合离子的形式存在，干燥的膜不具备传导质子的能力。进气湿度过低会造成质子交换膜缺水，内阻显著增加，造成燃料电池输出电流密度减小、输出电压下降。因此反应气体加湿对于质子交换膜燃料电池的性能输出尤为重要。氢燃料电池加湿器种类众多，主要有鼓泡加湿器、喷水加湿器、膜加湿器、焓轮加湿器等。鼓泡加湿器在进气前端直接设置盛满水的容器，进气由容器底部通入进行加湿处理，适用于单电池或小功率燃料电池；喷水加湿器在进气前端设置喷雾腔与蒸发室，借助雾化喷嘴喷淋进气，并在蒸发室升温气化雾状水滴达到增湿目的；膜加湿器有平板膜和中空纤维膜等多种形式，均利用湿膜材料的渗水特性，回收燃料电池排气中的水分和热量对进气进行加湿处理；焓轮加湿器在进气前端设置由电机驱动的陶瓷转轮，同样回收燃料电池排气中的水分和热量对进气进行加湿处理。

鼓泡加湿器仅适用于单电池或小功率燃料电池，大流量时气体会带出过多液态水并在容器出口聚集，造成燃料电池内部发生“堵水”现象，不适用于车用燃料电池系统。喷水加湿器适用于实验条件下的大型燃料电池系统，其需要加压泵、喷射部件以及控制器，成本与能耗较高。因喷射的液态水直径较大(几百微米)无法充分、及时蒸发，容易引起“堵水”现象，对于车用燃料电池系统动态响应慢。膜加湿器的加湿效率受到水在膜中扩散系数的限制，车用燃料电池膜加湿器的体积都较大。其加湿量主要受废气中的含水量以及膜尺寸的影响，无法根据燃料电池控制器的需求动态调节。另外加湿器用膜的生产技术主要掌握在国外企业手中，进口膜的成本较高。焓轮加湿器的系统质量较大，在焓轮转动过程中，少量尾气会进入压缩空气中，造成进气中的氧气含量下降。另外焓轮的尺寸公差要求严格，加工成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种结构简单，能够实现水微粒与压缩空气充分混合后对燃料电池进气进行加湿，同时充分发挥超声波加湿效率高、能耗低的优势，对不同功率的燃料电池均可按照控制器要求精确加湿，并且不易发生“堵水”现象，实现进气湿度精确可控，另外可以回收利用燃料电池排气中的冷凝水，完全满足加湿用水的用量要求的车载氢燃料电池用加湿器。

要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：

本发明为一种车载氢燃料电池用加湿器，所述的车载氢燃料电池用加湿器包括压缩机、混合器、水微粒发生模块，压缩机和水微粒发生模块分别通过管路与混合器连通，混合器与加热器连通，加热器通过管路与燃料电池电极连通，压缩机和混合器之间的管路上设置前端湿度传感器和前端温度传感器，加热器和燃料电池电极之间的管路上设置后端湿度传感器和后端温度传感器，前端湿度传感器、前端温度传感器、后端湿度传感器、后端温度传感器分别与加湿器控制部件连接，所述的水微粒发生模块包括超声波发生器、储水罐。

所述的水微粒发生模块的超声波发生器通过管路与储水罐连接，储水罐通过管路与混合器连通。

所述的前端湿度传感器和前端温度传感器设置为能够向加湿器控制部件反馈前端湿度和温度实时数值的结构。