CN110504467B - 一种燃料电池测试系统用加湿装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃料电池测试系统用加湿装置，包括：主体外壳、上端板、下端板，所述上端板的上部设有干气进口管、去离子水进口管、湿气出口管，所述主体外壳内设有雾化器、气液分离器，所述雾化器包括干气导流管、气液混合室、分散靶，所述下端板侧面设有液位计，下部设有排水管，所述排水管通过电磁阀与下端板锥顶部相连接。采用雾化器进行高速雾化，加湿效果好，同时通过调整气液混合气出口的孔径可以达到不同的雾化效果，在设备中采用可选的气液分离器和过滤填料，有效功率掉气体中的液滴，减少对后续实验的影响，设置不同数量的雾化器，增加雾化效果，可适应不同加湿气流量和湿度要求，设备中采用电磁阀可以自动排水，避免雾化器水淹。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池领域，特别是涉及一种燃料电池测试系统用加湿装置。
背景技术
燃料电池作为燃料电池汽车的核心零部件，其性能好坏直接影响整车的使用；影响燃料电池性能的因数除流场结构、催化剂性能、膜电极性能等燃料电池结构特性和材料特性外，还受操作条件如湿度、流量、压力、温度等的影响；其中湿度条件不仅影响电堆内部水分分布及膜的离子导电性，而且影响内部燃料气体压力分布进而影响传质效果，因此在设计时需要对湿度进行测试，并进行相应的控制，以获得最优的操作参数；目前，测试系统一般采用的湿度控制方法是对干燥的燃料气体进行加湿，加湿方法主要有鼓泡式和膜加湿器的方式，前者由于需要鼓泡操作造成设备较大，对场地要求较高，同时由于气体在液体中的鼓泡过程具有不可控性，因此加湿效果波动较大，稳定性差；后者由于采用干湿气体对流的形式加湿，需要额外的加湿气，操作过程繁琐且加湿气的湿度波动对加湿效果影响加大，加湿过程难控制，实验准确度难保障；因此，迫切需要一种燃料电池测试系统用加湿装置，能实现燃料气体的快速加湿，同时操作简单，设备紧奏占地较小，湿度控制准确，进而保障实验效率、提高实验质量。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种燃料电池测试系统用加湿装置，能够解决背景技术中出现的相关问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种燃料电池测试系统用加湿装置，包括：主体外壳1、上端板2、下端板3，所述上端板2的上部设有干气进口管7、去离子水进口管8、湿气出口管9，所述主体外壳1内设有雾化器12、气液分离器11，所述雾化器12包括干气导流管16、气液混合室13、分散靶14，所述下端板3侧面设有液位计4，下部设有排水管6，所述排水管6通过电磁阀5与下端板3锥顶部相连接。
优选的，所述气液混合室13下部设有混合气出口15，所述分散靶14的端部位于混合气出口15中心处，所述分散靶14的端部大小应大于等于混合气出口15大小。
优选的，所述主体外壳1为圆柱形，所述上端板2为圆盘形，所述下端板3为圆锥形，所述上端板2、下端板3、主体外壳1通过法兰进行连接。
优选的，所述液位计4下端与所述下端板3侧面相连通。
优选的，所述气液分离器11中设有过滤网18，所述过滤网18内设有气体通道，所述气体通道通过固定卡套17与湿气出口管9相连通。
优选的，所述雾化器12的上部设有过滤填料层19，所述填料材质为金属、塑料、树脂；所述填料的形式为波纹填料、丝网填料、环形填料、鞍形填料。
优选的，所述下端板3上设有固定支架，用于支撑装置。
优选的，所述上端板2上设有提手10,用于设备安装或检修。
本发明的有益效果是：
（1）采用高速雾化的方式，快速增湿，进而保障实验效率、提高实验质量。
（2）通过增加雾化数量，可以适应不同操作流量不同湿度要求，方便扩展。
（3）通过控制液体温度,混合气流速即可控制出口气湿度，操作简单。
（4）采用两级过滤，可以有效减少气体中液态水的含量，避免对实验造成影响。
（5）装置紧奏，主要加湿部件均集成在主体壳体内部，体积较小，方便安装。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图。
图2是本发明实施例1的内部结构示意图。
图3是图2中A的放大视图。
图4是图3中B的剖面视图。
图5是图3中C的放大视图。
图6是本发明实施例2的结构示意图。
图7是本发明实施例3的结构示意图。
图8是本发明实施例4的结构示意图。
附图中各部件的标记如下：1、主体外壳；2、上端板；3、下端板；4、液位计；5、电磁阀；6、排水管；7、干气进口管；8、去离子水进口管；9、湿气出口管；10、提手；11、气液分离器；12、雾化器；13、混合室；14、分散靶；15、混合气出口；16、干气导流管；17、固定卡套；18、过滤网；19、过滤填料层；20、固定支架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1-图8，本发明的实施例包括：
一种燃料电池测试系统用加湿装置，包括：主体外壳1、上端板2、下端板3，所述上端板2的上部设有干气进口管7、去离子水进口管8、湿气出口管9，所述主体外壳1内设有雾化器12、气液分离器11，所述雾化器12包括干气导流管16、气液混合室13、分散靶14，所述下端板3侧面设有液位计4，下部设有排水管6，所述排水管6通过电磁阀5与下端板3锥顶部相连接。
所述气液混合室13下部设有混合气出口15，所述分散靶14的端部位于混合气出口15中心处，所述分散靶14的端部大小应大于等于混合气出口15大小。
所述主体外壳1为圆柱形，所述上端板2为圆盘形，所述下端板3为圆锥形，所述上端板2、下端板3、主体外壳通过法兰进行连接；所述液位计4下端与所述下端板3侧面相连通。
所述气液分离器11中设有过滤网18，所述过滤网18内设有气体通道，所述气体通道通过固定卡套17与湿气出口管9相连通；所述雾化器12的上部设有过滤填料层19，所述填料材质为金属、塑料、树脂；所述填料的形式为波纹填料、丝网填料、环形填料、鞍形填料；所述填料的厚度为0.1-1m。
所述下端板3上设有固定支架，用于支撑装置；所述上端板2上设有提手10,用于设备安装或检修；所述主体外壳的直径为0.1-1m；所述混合气出口15的直径为0.2-2cm。
本发明在使用时，
实施例1：
一种燃料电池测试系统用加湿装置，包括：主体外壳1、上端板2、下端板3，待加湿燃料气体从上端板2的上部设有干气进口管7进入，去离子水从去离子水进口管8进入气液混合室13，干气进口管7与干气导流管16连通，待加湿燃料气体从干气导流管16进入气液混合室13，待加湿燃料气体和去离子水混合后从混合气出口15高速喷出，撞击到分散靶14上后进行雾化，从而对燃料气体进行加湿，雾化器12包括干气导流管16、气液混合室13、分散靶14，数量为1个，在雾化器12出口处设置气液分离器11，所述气液分离器11中设有过滤网18，所述过滤网18内设有气体通道，供气体通过，过滤掉雾化后气体中的液滴，从下部的排水管6排出，剩余的湿气从湿气出口管9排出，液位计4的下端与锥形下端板3的侧面相连通，上部与主体外壳1相连通，电磁阀5可根据液位计4的指示导通或闭合，以达到排水的目的。此时的主体外壳1的直径为0.1m,气液混合室13下部设有混合气出口15的直径为0.1cm。
实施例2：
一种燃料电池测试系统用加湿装置，包括：主体外壳1、上端板2、下端板3，待加湿燃料气体从上端板2的上部设有干气进口管7进入，去离子水从去离子水进口管8进入气液混合室13，干气进口管7与干气导流管16连通，待加湿燃料气体从干气导流管16进入气液混合室13，二者混合后从混合气出口15高速喷出，撞击到分散靶14上后进行雾化，从而对燃料气体进行加湿，雾化器12包括干气导流管16、气液混合室13、分散靶14，数量为1个，雾化器上部设有过滤填料层19，对雾化的气体进行过滤，填料层采用金属填料，填料形式为丝网填料，设置厚度为0.2m，在雾化器12出口处设置气液分离器11，所述气液分离器11中设有过滤网18，所述过滤网18内设有气体通道，供气体通过，过滤掉雾化后气体中的液滴，从下部的排水管6排出，剩余的湿气从湿气出口管9排出，液位计4的下端与锥形下端板3的侧面相连通，上部与主体外壳1相连通，电磁阀5可根据液位计4的指示导通或闭合，以达到排水的目的；此时的主体外壳1的直径为0.25m,气液混合室13下部设有混合气出口15的直径为0.2cm；采用此种方案增加了过滤填料层，有较好的水气分离效果，避免对后续实验造成的影响。
实施例3：
一种燃料电池测试系统用加湿装置，包括：主体外壳1、上端板2、下端板3，待加湿燃料气体从上端板2的上部设有干气进口管7进入，去离子水从去离子水进口管8进入气液混合室13，干气进口管7与干气导流管16连通，待加湿燃料气体从干气导流管16进入气液混合室13，二者混合后从混合气出口15高速喷出，撞击到分散靶14上后进行雾化，从而对燃料气体进行加湿，雾化器12包括干气导流管16、气液混合室13、分散靶14，数量为2个，雾化器上部设有过滤填料层19，对雾化的气体进行过滤，填料层采用塑料填料，填料形式为环形填料，设置厚度为0.4m，雾化后气体中的液滴，从下部的排水管6排出，剩余的湿气从湿气出口管9排出，液位计4的下端与锥形下端板3的侧面相连通，上部与主体外壳1相连通，电磁阀5可根据液位计4的指示导通或闭合，以达到排水的目的；此时的主体外壳1的直径为0.5m，气液混合室13下部设有混合气出口15的直径为0.25cm；采用此种方案能适应大流量操作需求。
实施例4：
依托实施例3中的设备，在此基础上安装支架，方便安装；一种燃料电池测试系统用加湿装置，包括：主体外壳1、上端板2、下端板3，待加湿燃料气体从上端板2的上部设有干气进口管7进入，去离子水从去离子水进口管8进入气液混合室13，待加湿燃料气体从干气导流管16进入气液混合室13，干气进口管7与干气导流管16连通，二者混合后从混合气出口15高速喷出，撞击到分散靶14上后进行雾化，从而对燃料气体进行加湿，雾化器12包括干气导流管16、气液混合室13、分散靶14，数量为2个，雾化器上部设有过滤填料层19，对雾化的气体进行过滤，填料层采用塑料填料，填料形式为环形填料，设置厚度为0.4m，雾化后气体中的液滴，从下部的排水管6排出，剩余的湿气从湿气出口管9排出，液位计4的下端与锥形下端板3的侧面相连通，上部与主体外壳1相连通，电磁阀5可根据液位计4的指示导通或闭合，以达到排水的目的；此时的主体外壳1的直径为0.5m,气液混合室13下部设有混合气出口15的直径为0.25cm；采用此种方案能适应大流量操作需求。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种燃料电池测试系统用加湿装置，其特征在于，包括：主体外壳（1）、上端板（2）、下端板（3），所述上端板（2）的上部设有干气进口管（7）、去离子水进口管（8）、湿气出口管（9），所述主体外壳（1）内设有雾化器（12）、气液分离器（11），在雾化器（12）出口处设置气液分离器（11），所述雾化器（12）包括干气导流管（16）、气液混合室（13）、分散靶（14），所述干气进口管（7）与干气导流管（16）连通，待加湿燃料气体从干气导流管（16）进入气液混合室（13），所述下端板（3）侧面设有液位计(4)，下部设有排水管（6），所述排水管(6)通过电磁阀(5)与下端板(3)锥顶部相连接，所述气液混合室（13）下部设有混合气出口（15），所述分散靶（14）的端部位于混合气出口（15）中心处，所述分散靶（14）的端部大小应大于等于混合气出口（15）大小，所述气液分离器（11）中设有过滤网（18），所述过滤网（18）内设有气体通道，过滤掉雾化后气体中的液滴，从下部的排水管（6）排出，剩余的湿气从湿气出口管（9）排出，所述气体通道通过固定卡套（17）与湿气出口管（9）相连通，所述雾化器（12）的上部设有过滤填料层（19），对雾化的气体进行过滤，所述填料材质为金属、塑料、树脂；所述填料的形式为波纹填料、丝网填料、环形填料、鞍形填料。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池测试系统用加湿装置，其特征在于：所述主体外壳（1）为圆柱形，所述上端板（2）为圆盘形，所述下端板（3）为圆锥形，所述上端板（2）、下端板（3）、主体外壳（1）通过法兰进行连接。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池测试系统用加湿装置，其特征在于：所述液位计（4）下端与所述下端板（3）侧面相连通。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种燃料电池测试系统用加湿装置，其特征在于：所述下端板（3）上设有固定支架（20），用于支撑装置。
5.根据权利要求1-3任一项所述的一种燃料电池测试系统用加湿装置，其特征在于：所述上端板（2）上设有提手（10）,用于设备安装或检修。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种燃料电池测试系统用加湿装置的使用方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
（1）待加湿燃料气体从上端板（2）的上部设有干气进口管（7）进入，去离子水从去离子水进口管（8）进入气液混合室（13），干气进口管（7）与干气导流管（16）连通，待加湿燃料气体从干气导流管（16）进入气液混合室（13）；
（2）待加湿燃料气体和去离子水混合后从混合气出口（15）高速喷出，撞击到分散靶（14）上后进行雾化，从而对燃料气体进行加湿；
（3）在雾化器（12）出口处设置气液分离器（11）、上部设有过滤填料层（19），过滤掉雾化后气体中的液滴，从下部的排水管（6）排出，剩余的湿气从湿气出口管（9）排出，液位计（4）的下端与锥形下端板（3）的侧面相连通，上部与主体外壳（1）相连通，电磁阀（5）根据液位计（4）的指示导通或闭合，以达到排水的目的。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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