CN109346747B - 一种新型燃料电池质子交换膜加湿装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了一种新型燃料电池质子交换膜加湿装置，包括储水箱和加湿箱，所述储水箱上端中心位置开设有入水孔，所述入水孔上端外侧设置有螺纹，所述储水箱左侧上端垂直固定连接设置有L型支撑杆，所述L型支撑杆右侧上端垂直连接设置有陶瓷管，所述电热板右侧连接设置有电源线，所述陶瓷管下端固定连接设置有螺管，所述陶瓷管上端固定连接设置有第一阀门。本发明利用风箱通过出料管将加湿后的反应气体送入燃料电池质子交换膜处进行加湿，在经过出料管时反应气体接触出料管内壁，导致部分水蒸气的冷凝，冷凝水沿着出料管内壁流下，经过引导板上表面引导至回收管内，然后沿着回收管回流至加湿箱中，被回收利用，防止水资源的浪费。
Description
技术领域
本发明涉及电池设备技术领域，具体为一种新型燃料电池质子交换膜加湿装置。
背景技术
燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器，它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术，质子交换膜燃料电池作为燃料电池的一种，可在低温环境下工作，由于其使用固态电解质，因此更适合应用在需要可移动性能源的产业上，质子交换膜是质子交换膜燃料电池中的关键部件，在质子交换膜燃料运行时，质子交换膜在传导质子时必须有水的存在，为了保证质子交换膜燃料电池的性能，反应气体必须预加湿；
传统的加湿设备存在的不足之处在于：
现有的加湿设备在利用的水源杂质含量较高，在长期使用时加湿装置内部水垢积攒严重导致装置使用寿命较低，同时反应气体加湿后在运输过程中会有部分水源冷凝，这部分水源很难得到再利用，所以急需要一种装置来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型燃料电池质子交换膜加湿装置，以解决上述背景技术中提出的现有的加湿设备在利用的水源杂质含量较高，在长期使用时加湿装置内部水垢积攒严重导致装置使用寿命较低，同时反应气体加湿后在运输过程中会有部分水源冷凝，这部分水源很难得到再利用的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型燃料电池质子交换膜加湿装置，包括储水箱和加湿箱，所述储水箱上端中心位置开设有入水孔，所述入水孔上端外侧设置有螺纹，所述储水箱左侧上端垂直固定连接设置有L型支撑杆，所述L型支撑杆右侧上端垂直连接设置有陶瓷管，所述陶瓷管内部镶嵌设置有电热板，所述电热板右侧连接设置有电源线，所述陶瓷管下端固定连接设置有螺管，所述陶瓷管上端固定连接设置有第一阀门，所述第一阀门右侧水平连接设置有连接管，所述陶瓷管下端与入水孔之间连接设置有过滤装置，所述过滤装置与陶瓷管和入水孔连接处外侧环绕设置有螺套，所述过滤装置中心位置填充设置有活性炭，所述储水箱左侧设置有加湿箱，所述加湿箱内部下端镶嵌设置有超声波发生器，所述加湿箱上方水平设置有分隔板，所述分隔板上均匀开设有若干个穿孔，所述分隔板上端设置有混合腔，所述混合腔上端水平连接设置有风箱，所述风箱上端垂直连接设置有出料管，所述加湿箱左侧下端水平穿插设置有气管，反应气体通过气管进入加湿箱内部，所述气管右端外侧固定连接设置有第二阀门。
优选的，所述储水箱右侧设置有透明观察板。
优选的，所述陶瓷管与入水孔处于同一垂直面内。
优选的，所述陶瓷管外侧套接设置有隔热层。
优选的，所述过滤装置与陶瓷管和入水孔连接处均设置有密封橡胶垫。
优选的，所述加湿箱右侧与储水箱左侧之间连接设置有U型管。
优选的，所述出料管内部下端环绕设置有引导板，所述引导板上端向内侧倾斜30度，所述引导板外侧在出料管上固定连接设置有回收管，所述回收管下端垂直穿过混合腔延伸至加湿箱内部上端。
优选的，所述第二阀门为单向阀。
优选的，所述气管右侧在加湿箱内部水平设置有延伸管，所述延伸管内部均匀设置有若干个引流板，所述延伸管上端均匀开设有若干个通气孔。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明使用时利用连接管连接主水管，往储水箱内部通过入水孔补充水源，在水源补充时，利用电热板加热陶瓷管，然后将流过陶瓷管的水源加热至沸腾，使得水源中的物质加速反应形成水垢，而水源本体被软化，然后经过过滤装置被活性炭吸附过滤，使得水源水质提高，防止在水源的长期使用时造成的水垢积攒在后续的设备中，导致整个装置的使用寿命降低，同时利用螺套固定过滤装置，从而便于过滤装置的定期拆卸更换，保证过滤装置的过滤效果；
2、本发明利用风箱通过出料管将加湿后的反应气体送入燃料电池质子交换膜处进行加湿，在经过出料管时反应气体接触出料管内壁，导致部分水蒸气的冷凝，冷凝水沿着出料管内壁流下，经过引导板上表面引导至回收管内，然后沿着回收管回流至加湿箱中，被回收利用，防止水资源的浪费。
附图说明
图1为本发明一种新型燃料电池质子交换膜加湿装置整体结构示意图；
图2为本发明一种新型燃料电池质子交换膜加湿装置中A1结构示意图；
图3为本发明一种新型燃料电池质子交换膜加湿装置中陶瓷管结构示意图；
图4为本发明一种新型燃料电池质子交换膜加湿装置中出料管结构示意图；
图5为本发明一种新型燃料电池质子交换膜加湿装置中延伸管结构示意图。
图中：1-储水箱；2-透明观察板；3-加湿箱；4-混合腔；5-气管；6-第二阀门；7-超声波发生器；8-入水孔；9-L型支撑杆；10-陶瓷管；11-第一阀门；12-连接管；13-U型管；14-出料管；15-回收管；16-分隔板；17-穿孔；18、风箱；19-电热板；20-隔热层；21-电源线；22-引导板；23-螺套；24-过滤装置；25-密封橡胶垫；26-活性炭；27-螺管；28-延伸管；29-通气孔；30-引流板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种新型燃料电池质子交换膜加湿装置，包括储水箱1和加湿箱3，所述储水箱1右侧设置有透明观察板2，透明观察板2便于观察储水箱1内部水源储存情况，所述储水箱1上端中心位置开设有入水孔8，入水孔8便于为储水箱1内部补充水源，所述入水孔8上端外侧设置有螺纹，所述储水箱1左侧上端垂直固定连接设置有L型支撑杆9，所述L型支撑杆9右侧上端垂直连接设置有陶瓷管10，所述陶瓷管10与入水孔8处于同一垂直面内，所述陶瓷管10内部镶嵌设置有电热板19，所述电热板19右侧连接设置有电源线21，电源线21便于使电热板19连接外接电源，从而使得电热板19加热，所述陶瓷管10外侧套接设置有隔热层20，隔热层20防止陶瓷管10加热时烫伤使用者，所述陶瓷管10下端固定连接设置有螺管27，所述陶瓷管10上端固定连接设置有第一阀门11，所述第一阀门11右侧水平连接设置有连接管12，连接管12便于连接主水管，所述陶瓷管10下端与入水孔8之间连接设置有过滤装置24，所述过滤装置24与陶瓷管10和入水孔8连接处均设置有密封橡胶垫25，密封橡胶垫25防止连接处水源泄露，所述过滤装置24与陶瓷管10和入水孔8连接处外侧环绕设置有螺套23，使用时将过滤装置24上端卡接在陶瓷管10下端螺管27上，过滤装置24下端套接在入水孔8上端螺纹外侧，然后转动外侧的螺套23，使得螺套23移动覆盖在连接处，使得过滤装置24连接入水孔8和陶瓷管10，所述过滤装置24中心位置填充设置有活性炭26，活性炭26便于过滤水源，使得水源更加干净，所述储水箱1左侧设置有加湿箱3，加湿箱3内部储存设置有水源，所述加湿箱3右侧与储水箱1左侧之间连接设置有U型管13，U型管13内部充满水源，在气压作用下，使得储水箱1内部水源与加湿箱3内部水源液面处于同一水平面，从而利用大气压使得储水箱1通过U型管13为加湿箱3内部补充水源，所述加湿箱3内部下端镶嵌设置有超声波发生器7，超声波发生器7便于使加湿箱3内部水源气化，所述加湿箱3上方水平设置有分隔板16，所述分隔板16上均匀开设有若干个穿孔17，所述分隔板16上端设置有混合腔4，混合腔4便于反应气体的进一步加湿，所述混合腔4上端水平连接设置有风箱18，所述风箱18上端垂直连接设置有出料管14，出料管14便于为交换膜加湿，所述出料管14内部下端环绕设置有引导板22，所述引导板22上端向内侧倾斜30度，所述引导板22外侧在出料管14上固定连接设置有回收管15，所述回收管15下端垂直穿过混合腔4延伸至加湿箱3内部上端，风箱18将加湿完成后的反应气体通过出料管14排出，为交换膜加湿，加湿的反应气体接触出料管14内壁时，冷凝的水源通过引导板22流入回收管15内部，然后通过回收管15回流至加湿箱3内，便于重复利用，所述加湿箱3左侧下端水平穿插设置有气管5，反应气体通过气管5进入加湿箱3内部，所述气管5右端外侧固定连接设置有第二阀门6，所述第二阀门6为单向阀，第二阀门6防止倒流，所述气管5右侧在加湿箱3内部水平设置有延伸管28，所述延伸管28内部均匀设置有若干个引流板30，引流板30便于保证延伸管28各段气压相近，所述延伸管28上端均匀开设有若干个通气孔29，利用气管5进入的反应气体被冲入延伸管28内部，然后通气孔29使反应气体进入加湿箱3内部水源时，被分割为若干个小气泡，从而增加反应气体与水源的接触面积。
工作原理：使用时，使用者将连接管12连接主水管，利用电源线21连接电源，启动电热板19，然后将过滤装置24上端卡接在陶瓷管10下端螺管27上，过滤装置24下端套接在入水孔8上端螺纹外侧，然后转动外侧的螺套23，使得螺套23移动覆盖在连接处，使得过滤装置24连接入水孔8和陶瓷管10，开启第一阀门11，水源利用陶瓷管10通过入水孔8进入储水箱1内部，并且进入过程中，水源被电热板19加热至沸腾，水源中杂物相互反应形成不溶于水的水垢，然后经过过滤装置24时，水垢与水源中的杂质被活性炭26再次过滤，使得进入储水箱1内部的水源水质提高，防止在水源的长期使用时造成的水垢积攒在后续的设备中，导致整个装置的使用寿命降低的问题出现，同时定期反向转动螺套23取下过滤装置24进行更换保证过滤装置24的过滤效果，水源注入后在气压作用下，储水箱1内部水源通过U型管13进入加湿箱3内部，加湿箱3与储水箱1内部水源处于同一水平面，从而通过观察透明观察板2即可了解储水箱1与加湿箱3内部水源储存情况，便于及时的水源补充，启动气管5，气管5进入的反应气体被冲入延伸管28内部，然后通气孔29使反应气体进入加湿箱3内部水源时，被分割为若干个小气泡，从而增加反应气体与水源的接触面积，使得反应气体被初步加湿，启动超声波发生器7，超声波发生器7将加湿箱3内部水源蒸汽化，并且通过穿孔17连通反应气体进入混合腔4内部，使得反应气体与水蒸气充分混合，从而反应气体被完全加湿，然后经过风箱18将加湿完成后的反应气体通过出料管14排出，为交换膜加湿，加湿的反应气体接触出料管14内壁时，冷凝的水源通过引导板22流入回收管15内部，然后通过回收管15回流至加湿箱3内，便于重复利用。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种新型燃料电池质子交换膜加湿装置，包括储水箱（1）和加湿箱（3），其特征在于：所述储水箱（1）上端中心位置开设有入水孔（8），所述入水孔（8）上端外侧设置有螺纹，所述储水箱（1）左侧上端垂直固定连接设置有L型支撑杆（9），所述L型支撑杆（9）右侧上端垂直连接设置有陶瓷管（10），所述陶瓷管（10）内部镶嵌设置有电热板（19），所述电热板（19）右侧连接设置有电源线（21），所述陶瓷管（10）下端固定连接设置有螺管（27），所述陶瓷管（10）上端固定连接设置有第一阀门（11），所述第一阀门（11）右侧水平连接设置有连接管（12），所述陶瓷管（10）下端与入水孔（8）之间连接设置有过滤装置（24），所述过滤装置（24）与陶瓷管（10）和入水孔（8）连接处外侧环绕设置有螺套（23），所述过滤装置（24）中心位置填充设置有活性炭（26），所述储水箱（1）左侧设置有加湿箱（3），所述加湿箱（3）内部下端镶嵌设置有超声波发生器（7），所述加湿箱（3）上方水平设置有分隔板（16），所述分隔板（16）上均匀开设有若干个穿孔（17），所述分隔板（16）上端设置有混合腔（4），所述混合腔（4）上端水平连接设置有风箱（18），所述风箱（18）上端垂直连接设置有出料管（14），所述加湿箱（3）左侧下端水平穿插设置有气管（5），反应气体通过气管（5）进入加湿箱（3）内部，所述气管（5）右端外侧固定连接设置有第二阀门（6），所述出料管（14）内部下端环绕设置有引导板（22），所述引导板（22）上端向内侧倾斜30度，所述引导板（22）外侧在出料管（14）上固定连接设置有回收管（15），所述回收管（15）下端垂直穿过混合腔（4）延伸至加湿箱（3）内部上端，所述气管（5）右侧在加湿箱（3）内部水平设置有延伸管（28），所述延伸管（28）内部均匀设置有若干个引流板（30），所述延伸管（28）上端均匀开设有若干个通气孔（29）。
2.根据权利要求1所述的一种新型燃料电池质子交换膜加湿装置，其特征在于：所述储水箱（1）右侧设置有透明观察板（2）。
3.根据权利要求1所述的一种新型燃料电池质子交换膜加湿装置，其特征在于：所述陶瓷管（10）与入水孔（8）处于同一垂直面内。
4.根据权利要求1所述的一种新型燃料电池质子交换膜加湿装置，其特征在于：所述陶瓷管（10）外侧套接设置有隔热层（20）。
5.根据权利要求1所述的一种新型燃料电池质子交换膜加湿装置，其特征在于：所述过滤装置（24）与陶瓷管（10）和入水孔（8）连接处均设置有密封橡胶垫（25）。
6.根据权利要求1所述的一种新型燃料电池质子交换膜加湿装置，其特征在于：所述加湿箱（3）右侧与储水箱（1）左侧之间连接设置有U型管（13）。
7.根据权利要求1所述的一种新型燃料电池质子交换膜加湿装置，其特征在于：所述第二阀门（6）为单向阀。
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2018
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