CN109037736A - 燃料电池的加湿控制调节装置和加湿控制方法 - Google Patents

燃料电池的加湿控制调节装置和加湿控制方法 Download PDF

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Abstract

一种燃料电池的加湿控制调节装置和加湿控制方法，该装置包括：用于将通入的气体进行加湿的加湿器；用于调节加湿后的所述气体的温度和湿度的温度调节装置，所述温度调节装置设置在所述加湿器内或所述加湿器的输出端；用于调节加湿后的所述气体的湿度的湿度调节装置，所述湿度调节装置设置在所述加湿器的输出端。首先通过加湿器对气体进行加湿，在通过温度调节装置、湿度调节装置和干气体混合装置的双重或三重作用来调节气体的湿度，由于调节方式有两种，当两种方式同时操作时能够实现快速的调节湿度。

Description

燃料电池的加湿控制调节装置和加湿控制方法
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，具体是一种燃料电池的加湿控制调节装置和加湿控制方法。
背景技术
燃料电池膜电极在干燥情况下，气体是不能通过的；需要对其进行加湿后才能通过气体。由于这种特性，现在技术中都是采用将加湿后的气体通向燃料电池膜电极，对燃料电池膜电极加湿后气体便可以通过。
而现在技术中，通常采用鼓泡法和喷淋法对气体进行加湿；但是这种加湿方式耗能大，而且湿度不方便控制，不便于调节湿度。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过多种方式实现快速调节的燃料电池的加湿装置和方法。
为解决上述问题，本发明提供了一种燃料电池的加湿控制调节装置，包括：
用于将通入的气体进行加湿的加湿器；
用于调节加湿后的所述气体的温度和湿度的温度调节装置，所述温度调节装置设置在所述加湿器内或所述加湿器的输出端；
用于调节加湿后的所述气体的湿度的湿度调节装置，所述湿度调节装置设置在所述加湿器的输出端。
本发明的有益效果是：首先通过加湿器对气体进行加湿，在通过温度调节装置、湿度调节装置和干气体混入装置的双重或三重作用来调节气体的湿度，由于调节方式有三种，当两种或三种方式同时操作时能够实现快速的调节湿度。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步的，所述加湿器包括箱体和超声波雾化器，所述超声波雾化器设置在所述箱体内，所述超声波雾化器通过电压调整系统连接电源；通过所述电压调整系统调节所述超声波雾化器的工作电压，用以调节所述超声波雾化器的雾化量。
采用上述进一步方案的有益效果是:由于超声波雾化器本身特性决定的，其雾化量与工作电压成正比；因此，可以通过调节超声波雾化器的工作电压调节器雾化量，进而调节气体的湿度。
进一步的，所述温度调节装置为干烧加热管，所述干烧加热管设置在所述箱体内且在所述箱体内盛放的水的液面上方。
进一步的，还包括用于将加湿后的所述气体输送至燃料电池膜上的由金属制成的输送管路；所述温度调节装置为设置在所述输送管路上的电磁加热装置。
进一步的，还包括用于将加湿后的所述气体输送至燃料电池膜上的输送管路；所述温度调节装置为设置在所述输送管路上的电阻加热装置。
进一步的，所述湿度调节装置为干燥气体供给装置，所述干燥气体供给装置的输出端与所述加湿器的输出端连通；通过所述干燥气体供给装置供给的干燥气体与加湿后的所述气体混合对所述气体进行湿度调节。
进一步的，所述干燥气体供给装置还包括流量调节装置；所述干燥气体供给装置通过供给管路与所述加湿器的输出端连通，所述流量调节装置设置在所述供给管路上。
进一步的，还包括：温度传感器、湿度传感器、露点传感器和流量传感器，以及控制器和用于将加湿后的所述气体输送至燃料电池膜上输送管路；
所述温度传感器、所述湿度传感器和所述露点传感器设置在所述输送管路上，且分别与所述控制器连接；所述流量传感器设置在所述供给管路上，并与所述控制器连接。
进一步的，还包括：温度传感器、湿度传感器和露点传感器，以及控制器和用于将加湿后的所述气体输送至燃料电池膜上输送管路；所述温度传感器、所述湿度传感器和所述露点传感器设置在所述管道上，且分别与所述控制器连接。
本发明的目的是提供一种能够实现快速调节的燃料电池的加湿方法。
为解决上述问题，本发明提供了一种如上述任一技术方案所述的燃料电池的加湿控制调节装置的加湿控制方法，所述加湿控制方法包括如下步骤：
步骤S1:对通入加湿器的气体进行加湿处理；
步骤S2:对加湿后的所述气体进行温度调节和湿度调节。
本发明的有益效果是：首先通过加湿器对气体进行加湿，再通过调节加湿后的气体的温度和湿度双重作用来调节湿度，实现快速调节湿度。
本发明的目的是提供一种能够实现快速调节的燃料电池的加湿方法。
为解决上述问题，本发明提供了一种如上述任一技术方案所述的燃料电池的加湿控制调节装置的加湿控制方法，所述加湿控制方法包括如下步骤：
采集加湿后的所述气体的温度、湿度、露点和流量；
判断所述湿度是否在预定范围内；
如果所述湿度不在预定范围内，控制器分别发送控制指令至温度调节装置、湿度调节装置和/或干燥气体供给装置；
所述温度调节装置、湿度调节装置和/或干燥气体供给装置基于所述控制指令调节温度参数、湿度参数和/或流量参数。
本发明的有益效果是：通过采集数据实时监控加湿后的气体的湿度，再通过温度调节装置、湿度调节装置和/或干燥气体供给装置的调节作用实现快速调节加湿后的气体的湿度。
本发明的目的是提供一种能够实现快速调节的燃料电池的加湿方法。
为解决上述问题，本发明提供了一种如上述任一技术方案所述的燃料电池的加湿控制调节装置的加湿控制方法，所述加湿控制方法包括如下步骤：
采集加湿后的所述气体的温度、湿度和露点；
判断所述湿度是否在预定范围内；
如果所述湿度不在预定范围内，控制器分别发送控制指令至温度调节装置和湿度调节装置；
所述温度调节装置和湿度调节装置基于所述控制指令调节温度参数和湿度参数。
本发明的目的是提供一种能够实现快速调节的燃料电池的加湿方法。
为解决上述问题，本发明提供了一种如上述任一技术方案所述的燃料电池的加湿控制调节装置的加湿控制方法，包括：
采用电压调整系统调节所述超声波雾化器的工作电压，用以调节所述超声波雾化器的雾化量。
附图说明
图1是本发明中燃料电池的加湿控制调节装置一种结构示意图；
图2是本发明中燃料电池的加湿控制调节装置另一种结构示意图；
图3是本发明中燃料电池的加湿控制调节装置的加湿控制方法一种结构示意图；
图4是本发明中燃料电池的加湿控制调节装置的加湿控制方法另一种结构示意图；
图5是本发明中燃料电池的加湿控制调节装置的加湿控制方法又一种结构示意图。
附图标记：
1、加湿器，2、干烧加热管，3、输送管路，4、电磁加热装置，5、电阻加热装置，6、干燥气体供给装置，7、供给管路，8、流量调节装置；
11、箱体，12、超声波雾化器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
第一实施方式
图1是本发明中燃料电池的加湿控制调节装置一种结构示意图；图2是本发明中燃料电池的加湿控制调节装置另一种结构示意图。
一种燃料电池的加湿控制调节装置，包括：
用于将通入的气体进行加湿的加湿器1；
用于调节加湿后的气体的温度和湿度的温度调节装置，温度调节装置设置在加湿器1内或加湿器1的输出端；
用于调节加湿后的气体的湿度的湿度调节装置，湿度调节装置设置在加湿器1的输出端。
具体的，加湿器1具有气体进口和出口；加湿器1将其内的水雾化，当气体从加湿器1的进口进入加湿器1内，与加湿器1内的雾化水结合，将气体加湿，加湿后的气体从加湿器1的出口排出。
当加湿后的气体温度升高，可以使其湿度降低；当加湿后的气体温度降低，可以使其湿度升高。设置了温度调节装置，可以调节加湿后的气体的湿度。
还可以直接通过湿度调节装置来调节加湿后的气体的湿度。
具体的，湿度调节装置为干燥气体供给装置6，干燥气体供给装置6的输出端与加湿器1的输出端连通；通过干燥气体供给装置6供给的干燥气体与加湿后的气体混合对所述气体进行湿度调节。
这里所说的干燥气体供给装置6可以是单独的盛放有干空气的箱体11或者是瓶体等。
为了调节从干燥气体供给装置6排出干燥气体量，还设置了流量调节装置8。燥气体供给装置通过供给管路7与加湿器1的输出端连通，流量调节装置8设置在供给管路7上。
流量调节装置8可以选用阀，优选电磁阀。
在本实施例中，加湿器1为超声波加湿器，超声波加湿器通过电压调整系统连接电源；通过电压调整系统调节超声波加湿器的工作电压，用以调节超声波加湿器的雾化量。由于超声波加湿器本身的特性，雾化量与电压有关；因此可以通过电压调整系统来调节超声波加湿器的工作电压，进而控制雾化量。
具体的，加湿器包括箱体11和超声波雾化器12，超声波雾化器12设置在箱体11内，超声波雾化器12通过电压调整系统连接电源；通过电压调整系统调节超声波雾化器12的工作电压，用以调节超声波雾化器12的雾化量。
这里所说的电压调整系统可以是电压调整器或者电压调整电路等等。
如图1所述，在本实施例中，温度调节装置为干烧加热管2，干烧加热管2设置在箱体11内且在箱体11内盛放的水的液面上方，且靠近箱体11的出口设置。
如图2所述，在本实施例中，还包括用于将加湿后的气体输送至燃料电池膜上的由金属制成的输送管路3；温度调节装置为设置在输送管路3上的电磁加热装置4。通过电磁加热装置4对输送管路3内部流通的加湿后的气体加湿，控制器湿度。
具体的，输送管路3可以用不锈钢制成。
如图2所述，在本实施例中，还包括用于将加湿后的气体输送至燃料电池膜上的输送管路3；温度调节装置为设置在输送管路3上的电阻加热装置5。
上述实施方案均是为了实现控制加湿的，而在实际应用中，是根据被加湿的气体的湿度来进行调节的，当相遇湿度低于或者高于预设湿度时开启上述加湿控制调节装置。
为了检测湿度数据，在输送管路3上安装有温度传感器、湿度传感器、露点传感器和流量传感器，并与控制器连接。
温度传感器、湿度传感器、露点传感器和流量传感器分别用于采集加湿后的气体的温度、湿度、露点和流量；将采集的数量传输给控制器，控制器判断湿度是否在预定范围内；如果湿度不在预定范围内，控制器分别发送控制指令至温度调节装置、湿度调节装置和干燥气体供给装置6，温度调节装置、湿度调节装置和干燥气体供给装置6开始工作。
优选的，流量传感器也与控制器连接，并受控制器控制其开启或关闭以及开启的大小。
电压调整系统同样与控制器连接，并受控制器控制。
在这里，湿度的预定范围为60～100％。
图3是本发明中燃料电池的加湿控制调节装置的加湿控制方法一种结构示意图。
第二实施方式
一种燃料电池的加湿控制方法，应用至第一实施方式所述的燃料电池的加湿控制调节装置，加湿控制方法包括如下步骤：
步骤S1:对通入加湿器的气体进行加湿处理；
步骤S2:对加湿后的所述气体进行温度调节和湿度调节。
具体的，加湿器具有气体进口和出口；加湿器将其内的水雾化，当气体从加湿器的进口进入加湿器内，与加湿器内的雾化水结合，将气体加湿，加湿后的气体从加湿器的出口排出。
当加湿后的气体温度升高，可以使其湿度降低；当加湿后的气体温度降低，可以使其湿度升高。设置了温度调节装置，可以调节加湿后的气体的湿度。
还可以直接通过湿度调节装置来调节加湿后的气体的湿度。
图4是本发明中燃料电池的加湿控制调节装置的加湿控制方法另一种结构示意图。
第三实施方式
一种燃料电池的加湿控制调节装置的加湿控制方法，所述加湿控制调节方法包括如下步骤：
采集加湿后的所述气体的温度、湿度、露点和流量；
判断所述湿度是否在预定范围内；
如果所述湿度不在预定范围内，控制器分别发送控制指令至温度调节装置、湿度调节装置和/或干燥气体供给装置；
所述温度调节装置、湿度调节装置和/或干燥气体供给装置基于所述控制指令调节温度参数、湿度参数和/或流量参数。
具体的，温度传感器、湿度传感器、露点传感器和流量传感器分别用于采集加湿后的气体的温度、湿度、露点和流量；将采集的数量传输给控制器，控制器判断湿度是否在预定范围内；如果湿度不在预定范围内，控制器分别发送控制指令至温度调节装置、湿度调节装置和干燥气体供给装置，温度调节装置、湿度调节装置和干燥气体供给装置开始工作。
在这里，湿度的预定范围为60～100％。
图5是本发明中燃料电池的加湿控制调节装置的加湿控制方法又一种结构示意图。
第四实施方式
一种燃料电池的加湿控制调节装置的加湿控制方法，所述加湿控制调节方法包括如下步骤：
采集加湿后的所述气体的温度、湿度和露点；
判断所述湿度是否在预定范围内；
如果所述湿度不在预定范围内，控制器分别发送控制指令至温度调节装置和湿度调节装置；
所述温度调节装置和湿度调节装置基于所述控制指令调节温度参数和湿度参数。
第五实施方式
一种燃料电池的加湿控制方法，包括：
采用电压调整系统调节所述超声波雾化器的工作电压，用以调节所述超声波雾化器的雾化量。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (13)

1.一种燃料电池的加湿控制调节装置，其特征在于，包括：
用于将通入的气体进行加湿的加湿器(1)；
用于调节加湿后的所述气体的温度和湿度的温度调节装置，所述温度调节装置设置在所述加湿器(1)内或所述加湿器(1)的输出端；
用于调节加湿后的所述气体的湿度的湿度调节装置，所述湿度调节装置设置在所述加湿器(1)的输出端。
2.如权利要求1所述的加湿控制调节装置，其特征在于：所述加湿器包括箱体(11)和超声波雾化器(12)，所述超声波雾化器(12)设置在所述箱体(11)内，所述超声波雾化器(12)通过电压调整系统连接电源；通过所述电压调整系统调节所述超声波雾化器(12)的工作电压，用以调节所述超声波雾化器(12)的雾化量。
3.如权利要求2所述的加湿控制调节装置，其特征在于：所述温度调节装置为干烧加热管(2)，所述干烧加热管(2)设置在所述箱体(11)内且在所述箱体(11)内盛放的水的液面上方。
4.如权利要求1所述的加湿控制调节装置，其特征在于：还包括用于将加湿后的所述气体输送至燃料电池的由金属制成的输送管路(3)；
所述温度调节装置为设置在所述输送管路(3)上的电磁加热装置(4)。
5.如权利要求1所述的加湿控制调节装置，其特征在于：还包括用于将加湿后的所述气体输送至燃料电池的输送管路(3)；
所述温度调节装置为设置在所述输送管路(3)上的电阻加热装置(5)。
6.如权利要求1所述的加湿控制调节装置，其特征在于：所述湿度调节装置为干燥气体供给装置(6)，所述干燥气体供给装置(6)的输出端与所述加湿器(1)的输出端连通；通过所述干燥气体供给装置(6)供给的干燥气体与加湿后的所述气体混合对所述气体进行湿度调节。
7.如权利要求6所述的加湿控制调节装置，其特征在于：所述干燥气体供给装置(6)还包括流量调节装置(8)；
所述干燥气体供给装置(6)通过供给管路(7)与所述加湿器(1)的输出端连通，所述流量调节装置(8)设置在所述供给管路(7)上。
8.如权利要求7所述的加湿控制调节装置，其特征在于：还包括：温度传感器、湿度传感器、露点传感器和流量传感器，以及控制器和用于将加湿后的所述气体输送至燃料电池膜上输送管路(3)；
所述温度传感器、所述湿度传感器和所述露点传感器设置在所述输送管路(3)上，且分别与所述控制器连接；
所述流量传感器设置在所述供给管路(7)上，并与所述控制器连接。
9.如权利要求1所述的加湿控制调节装置，其特征在于：还包括：温度传感器、湿度传感器和露点传感器，以及控制器和用于将加湿后的所述气体输送至燃料电池膜上输送管路(3)；
所述温度传感器、所述湿度传感器和所述露点传感器设置在所述管道上，且分别与所述控制器连接。
10.如权利要求1至8任一项所述的燃料电池的加湿控制调节装置的加湿控制方法，所述加湿控制方法包括如下步骤：
步骤S1:对通入加湿器的气体进行加湿处理；
步骤S2:对加湿后的所述气体进行温度调节和湿度调节。
11.如权利要求8所述的燃料电池的加湿控制调节装置的加湿控制方法，所述加湿控制调节方法包括如下步骤：
采集加湿后的所述气体的温度、湿度、露点和流量；
判断所述湿度是否在预定范围内；
如果所述湿度不在预定范围内，控制器分别发送控制指令至温度调节装置、湿度调节装置和/或干燥气体供给装置；
所述温度调节装置、湿度调节装置和/或干燥气体供给装置基于所述控制指令调节温度参数、湿度参数和/或流量参数。
12.如权利要求9所述的燃料电池的加湿控制调节装置的加湿控制方法，所述加湿控制调节方法包括如下步骤：
采集加湿后的所述气体的温度、湿度和露点；
判断所述湿度是否在预定范围内；
如果所述湿度不在预定范围内，控制器分别发送控制指令至温度调节装置和湿度调节装置；
所述温度调节装置和湿度调节装置基于所述控制指令调节温度参数和湿度参数。
13.如权利要求2所述的燃料电池的加湿控制方法，其特征在于，还包括：
采用电压调整系统调节所述超声波雾化器的工作电压，用以调节所述超声波雾化器的雾化量。
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