[实用新型]一种小功率燃料电池测试台用增湿系统

说明书

本实用新型属于燃料电池领域，具体涉及一种小功率燃料电池测试台用增湿系统。增湿后的反应气可达到某一设定露点温度，反应气体通过鼓泡头被分散成小气泡，与增湿罐内的纯水充分接触，增湿罐内的去离子水温度通过外部水循环控制，增湿罐内去离子水通过磁力泵通过加热器，冷却器循环至增湿器，为了更好的保证增湿罐的温度，在增湿罐的上部和下部用两根伴热带缠绕；增湿罐采用下部直径大，上部直径小的“酒瓶”形状；增湿罐进燃料电池的管线采用专用伴热波纹管，保证进堆反应气不结露，循环泵采用磁力泵，吸程小，安全可靠。

技术领域

本实用新型属于燃料电池领域，具体涉及一种小功率燃料电池测试台用增湿系统。

背景技术

燃料电池是一种清洁、高效、长寿命的发电装置。燃料电池与常规的发电技术相比，在效率、安全性、可靠性、灵活性、清洁性、操作性能等方面有很大的优势，应用前景十分广阔。作为燃料电池中的一种，质子交换膜燃料电池还具有操作温度低、比能量高、使用寿命长、响应速度快以及无电解质泄漏等优点，在国防、能源、交通、环保、通讯等方面都有很好的应用前景。在质子交换膜燃料电池运行过程中，阴极进气(空气)的湿度控制是最重要的环节之一。一方面，如果空气湿度过低，会造成质子交换膜脱水或者干枯，膜的质子传导能力与其含水量(润湿状态)关系密切，当膜处于良好的润湿状态时，才具有高的质子传导能力，膜的干枯会导致质子传导能力的下降，膜电阻增加，欧姆损失增加，电池性能下降；同时机械强度降低，严重时将会导致膜破裂，使氢气和氧气混合，发生爆炸。另一方面，如果空气湿度过高，会造成电池内部积水过多，导致电极中的催化剂被水腌渍，反应活性降低，并且还会在流道和扩散层中形成气、液两相流，造成局部阻塞，使气体传质过程受阻，反应气体供应不足，造成燃料电池的输出性能下降，影响电池运行。因此，燃料电池反应气体的湿度控制，特别是空气湿度控制在质子交换膜燃料电池运行中至关重要，是重要的控制环节之一。

目前小型增湿系统主要为鼓泡增湿；鼓泡器是指装有液态水以及底部放有玻璃珠的容器，进气通过直管直接通到容器的底部，与可增大蒸发面积的小球接触，最后通过液面上的另一个管道排出接近饱和的气体。这种增湿方法的优点是设备结构简单，工艺过程简便，在小流量时能到得到很高的湿度；缺点是温度和湿度很难精确控制，当电池快速启动或负载突然大幅度变化时，增湿不能及时与之同步响应，另外，大流量时，气体经过盛水容器鼓泡后带出过多的液态水，造成盛水容器出口液态水的聚集；小流量时，系统散热快，露点温度不好控制，背压响应时间过长；外部循环采用离心泵时，机械密封不可靠，容易泄露，离心泵的吸程较大，容易将鼓泡头的气体吸入外循环中，造成离心泵气蚀，影响燃料电池整体性能。

发明内容

针对上述不足，本实用新型提供一种燃料电池增湿系统，增湿后的反应气可达到某一设定露点温度。反应气体通过鼓泡头被分散成小气泡，与增湿罐内的纯水充分接触，增湿罐内的去离子水温度通过外部水循环控制，增湿罐内去离子水通过磁力泵通过加热器，冷却器循环至增湿器，为了更好的保证增湿罐的温度，在增湿罐的上部和下部用两根伴热带缠绕；增湿罐采用下部直径大，上部直径小的“酒瓶”形状；增湿罐进燃料电池的管线采用专用伴热波纹管，保证进堆反应气不结露，循环泵采用磁力泵，吸程小，安全可靠。

本实用新型的上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种小功率燃料电池测试台用增湿系统，增湿罐分别与反应气口与去离子补水口通过管道连接，增湿罐与去离子补水口之间的管道设有补水电磁阀，增湿罐内部设有鼓泡头，增湿罐顶部通过管道与燃料电池连接，靠近燃料电池的普通管道设有压力传感器和燃料电池；靠近增湿罐的管道内设有加热短管，加热短管与伴热带集成一体，加热短管分别设有加热管管内温度计，加热管管壁温度计；

增湿罐底部与磁力泵、冷却器、加热器通过管道连接组成一个封闭循环，管道底部连通排放阀，冷却器一端连接冷却水进水，另一端连接冷却水回水，冷却水回水的管道上设有针阀。

进一步的，所述增湿罐采用“酒瓶”形状，上部细下部粗。