CN111640968A - 一种鼓泡喷雾组合加湿器及其用于的燃料电池加湿系统 - Google Patents

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Abstract

该发明公开了一种鼓泡喷雾组合加湿器及其用于的燃料电池加湿系统，涉及燃料电池领域，特别是燃料电池的湿度控制领域。本发明包括膜加湿器和鼓泡喷雾组合加湿器，气体经过组合加湿系统后可保证出口气体处于饱和状态。通过将电堆模块冷却系统接入加湿器换热夹套中来实现加湿器温度与电堆模块运行温度实时保持一致，通过电堆混合进气加热器将干湿混合气加热到电堆模块运行温度，最后利用干湿气体混合湿度控制法来实现湿度的快速响应需求。同时通过冷凝水补水系统实现燃料电池产水的循环利用，通过燃料电池尾气及反应产热对反应气体进行预热，实现系统能量的综合利用，确保加湿系统的高效、低能耗运行。

Description

一种鼓泡喷雾组合加湿器及其用于的燃料电池加湿系统
技术领域
本发明涉及燃料电池领域，特别是燃料电池的湿度控制领域。
背景技术
加湿系统是影响燃料电池系统性能和耐久性的重要辅助系统，为了提高质子交换膜燃料电池的质子传导率，膜需要维持足够的水合水平以有效地传导质子。低湿化或不湿化操作会加速膜降解过程，而过多的水又可能阻碍反应物的转运，合适的湿度是维持燃料电池的良好性能的关键。因此空气和氢气的湿度在进入燃料电池电堆前都应该被精确控制，设计合适的加湿系统及控制策略对燃料电池的广泛应用具有重要意义。
目前为止，用于燃料电池系统的加湿方法主要有膜加湿、气体鼓泡加湿、喷雾加湿及焓轮加湿等。对于便携式或车载应用，膜加湿可能更有利于减轻重量和减少空间，而对于固定式应用，空间没有严格限制，但对加湿有较大功率需求，此时采用气体鼓泡加湿或喷雾加湿更为合适。鼓泡加湿器非常适合发电厂，即使在紧急停机操作条件下也有足够的加湿，但系统状态发生变化时，加湿迟滞现象明显。而通过喷雾器来加湿反应物的缺点是，当注入较高量的水时，水滴可能会直接进入单电池中并最终沉淀在GDL上，从而阻止反应物气体的运输进而影响燃料电池的输出性能。焓轮和尾气回收加湿系统，尽管有帮助，但无法根据加湿要求进行精确控制，并受到出口气体湿度含量的限制，这种不精确的控制也会导致反应物气体的过量加湿和干燥条件下的不当加湿，从而增加了水的管理问题。
对于大功率燃料电池测试系统的加湿，单一鼓泡加湿是目前最常用的方法。如图3(a)所示，气体进入鼓泡加湿器后，在鼓泡层内与液态水进行水气传热传质，期间还需对加湿器进行补水，鼓泡加湿器温度为T1，气体出来后的湿度RH1一般为90％-100％，经湿度传感器后检测后进入加热器加热，湿气温度达到燃料电池电堆模块运行温度T2，此时进气湿度将变为RH2。
Figure BDA0002546824110000011
其中，n水为加湿补水，n气为待加湿进气,P1为加湿器出口气体压力，P2为经过加热器后气体压力，Psat1和Psat2分别为T1和T2下水蒸气的饱和蒸汽压，该值仅取决于温度，即Psat＝f(T)；公式(1)中RH2为控制目标值，该值和RH1关系如下：
Figure BDA0002546824110000021
从公式(1)可看出，假设理想情况下，气体通过鼓泡加湿器后湿度为100％，那么燃料电池电堆模块的湿度目标值仅取决于鼓泡加湿器与电堆运行温度的比值，当电堆运行温度不变时，可通过调节加湿器运行温度进行目标湿度控制，而温度控制响应存在较大迟滞，如果采用大功率加热或冷却又会带来较大的功率消耗，因此该方法不能满足加湿的快速响应需求。
另外还有一种方法是干湿混合气加湿方法，如图3(b)所示，气体分为两路，一路进入鼓泡加湿器中进行加湿，加湿完成后和另一路经过预热后的干气体进行汇合，然后进入加热器中进行加热保温，避免水气在管道中的凝结，最后进入燃料电池电堆模块中，在该加湿方法中加湿器温度、干气体预热温度、加热器温度和电堆模块运行温度保持一致，均为T2，此时电堆模块进口气体湿度RH2可表示为：
Figure BDA0002546824110000022
其中，n1为干气体，n2为待加湿气体，RH1为待加湿气体经过加湿器后的湿度。
从公式(2)可看出，假设理想情况下，气体通过鼓泡加湿器后湿度为100％，当加湿器运行温度、干湿气体混合加热温度和电堆运行温度相同时，电堆进口目标湿度可通过进气干湿气体分配比来进行控制，由于气体流量调节可快速调节，因此该方法可实现湿度的快速响应控制，关键是如何保证气体通过加湿器后出口湿度为100％，以及如何保证加湿温度计干湿气体混合温度与电堆运行温度保持一致。
关于加湿系统能耗，主要包括加湿系统水温预热及反应气进气预热等，目前大多通过加热器等部件进行预加热。同时加湿系统运行时会不断消耗去离子水，还需持续进行补水。目前常规系统电堆产热及产水利用率低，系统能耗大。
上述所述的现有技术存在如下缺点：
对于燃料电池测试系统，反应气体的加湿需求应能根据功率变化实现快速响应，且加湿过程中能耗尽可能的低。目前加湿系统的主要缺点有：(1)可达到的湿度范围是有限的；(2)湿度响应对所需设定点的变化反应迟钝；(3)无法在所需的进气流量下迅速达到所需的湿度水平；(4)系统能量综合利用率低，能耗大。
发明内容
针对现有技术存在的不足，解决现有技术中存在的可达到的湿度范围小、湿度响应对所需设定点的变化反应迟钝、湿度响应速度慢、系统能量综合利用率低，能耗大的问题。
本发明提出加湿系统是一种组合式加湿系统，包括膜加湿器和鼓泡喷雾组合加湿器，气体经过组合加湿系统后可保证出口气体处于饱和状态。通过将电堆模块冷却系统接入加湿器换热夹套中来实现加湿器温度与电堆模块运行温度实时保持一致，通过电堆混合进气加热器将干湿混合气加热到电堆模块运行温度，最后利用干湿气体混合湿度控制法来实现湿度的快速响应需求。同时通过冷凝水补水系统实现燃料电池产水的循环利用，通过燃料电池尾气及反应产热对反应气体进行预热，实现系统能量的综合利用，确保加湿系统的高效、低能耗运行。
本发明技术方案为一种鼓泡喷雾组合加湿器，该加湿器包括：鼓泡加湿器和喷雾加湿器，所述鼓泡加湿器和喷雾加湿器共用同一加湿器塔体，其特征在于，加湿器塔体包括：外壳和内壳，外壳和内壳之间形成腔体，该腔体为换热夹套；外壳的两侧分别设置换热夹套的液体进口和液体出口，保温液体进液体尽快流入换热夹套，注满换热夹套后从液体出口流出，从而保持加湿器塔体的温度恒定。
进一步的，所述鼓泡加湿器包括：气体分布器、与喷雾加湿器共用的加湿器塔体，所述气体分布器位于加湿器塔体底部；所述喷雾加湿器包括：液体喷嘴、液体捕集器、加湿器气体出口、与鼓泡加湿器共用的加湿器塔体，所述液体捕集器设置于加湿器塔体的顶部，所述加湿器气体出口的内径大于液体喷嘴的外径，该液体喷嘴位于气体出口的内部轴心位置，喷嘴进水口位于加湿器塔体外部，喷嘴出水口穿过液体捕集器；加湿器塔体内部的湿空气穿过液体捕集器后通过加湿器气体出口流出；所述加湿器气体出口处和气体分布器的进口处设置湿度传感器，所述换热夹套的液体进口处和加湿器塔体内部设置温度传感器。
一种采用鼓泡喷雾组合加湿器的燃料电池加湿系统，加湿对象为燃料电池电堆模块，该加湿系统包括：干湿气分配系统、气体组合加湿系统、冷凝补水系统、电堆模块冷却系统；
所述干湿气分配系统包括：进气电磁阀、干气体质量流量控制器、干气体进气换热器和待加湿气体质量流量控制器，进气经过进气电磁阀后分为两路，一路为干气体，另一路为带加湿气体；干气体依次传输给干气体质量流量控制器和干气体进气换热器，然后输出预热好的干气体，带加湿气体传输给待加湿气体质量流量控制器后输入气体组合加湿系统；
所述气体组合加湿系统包括：膜加湿器、鼓泡喷雾组合加湿器和电堆混合进气加热器；待加湿气体进入加湿系统后，首先通过膜加湿器，利用燃料电池电堆模块尾气对待加湿气体进行初步加湿和预热，然后进入鼓泡喷雾组合加湿器，鼓泡喷雾组合加湿器输出加湿完成的干气体，然后预热好的干气体和加湿完成的干气体在电堆混合进气加热器内进行混合预热，最后混合预热完的加湿气体进入燃料电池电堆模块中进行反应；
所述冷凝补水系统包括：冷凝器、储水罐、加湿器补水水泵、补水换热器和补水加热器；燃料电池电堆模块的尾气经过膜加湿器后依次通过冷凝器、储水罐、加湿器补水水泵后输入补水换热器，补水换热器对流入的加湿补水进行预热，预热完成后的加湿补水进入补水加热器进行加热，加热完成后进入鼓泡喷雾组合加湿器中进行喷雾加湿，同时补充鼓泡加湿消耗的水分；
所述电堆模块冷却系统包括：干气体进气换热器、冷却回路补水水箱、冷却回路循环水泵、补水换热器、冷却回路加热器和冷却回路散热器；从燃料电池电堆模块流出的冷却水进入鼓泡喷雾组合加湿器的夹套中，冷却水流过鼓泡喷雾组合加湿器的夹套后进入干气体换热器中对所述干湿气分配系统中的干气体进行预热，然后进入补水水箱，经由冷却回路循环水泵后，冷却水流进补水换热器对所述冷凝补水系统中加湿补水进行预热，最后依次经过冷却回路加热器和冷却回路散热器流回燃料电池电堆模块。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果包括：
1、通过干湿气分配控制，可实现湿度的快速调节；
2、通过膜加湿器，可收集尾气的热量和水分，用于预热加湿待加湿气体，减小外部预热加湿能耗，提高系统能量利用率；
3、通过鼓泡喷雾组合加湿器，加快气体于水的传质交换，保证出口气体为饱和气体；通过组合加湿器中的液体捕集器，避免液态水进入电堆模块中。
4、通过控制冷凝器温度收集电堆模块尾气中的水分，可实现加湿系统用水的自给自足。
5、通过电堆出口冷却水对鼓泡喷雾加湿器进行换热保温，加快水温变化速度，保证加湿器中的水温等于电堆模块运行温度，降低加湿器能耗，提高系统整体能量利用率。
附图说明
图1为本发明一种采用鼓泡喷雾组合加湿器的燃料电池加湿系统的结构示意图。
图2为本发明鼓泡喷雾组合加湿器结构示意图。
图3为背景技术中记载的气体加湿方法，其中(a)为单一加湿方法，(b)为干湿气混合加湿方法；
图4为发明一种采用鼓泡喷雾组合加湿器的燃料电池加湿系统中对燃料电池电芯湿度控制的方法示意图。
图5为一种采用鼓泡喷雾组合加湿器的燃料电池加湿系统中对燃料电池电芯湿度控制的方法的流程图。
图中，101-进气电磁阀，102-干气体质量流量控制器，103-干气体进气换热器，104-待加湿气体质量流量控制器，105-膜加湿器，106-鼓泡喷雾组合加湿器，107-电堆混合进气加热器，108-燃料电池电堆模块，109-冷凝器，110-储水罐，111-加湿器补水水泵，112-补水换热器，113-补水加热器，114-冷却回路补水水箱，115-冷却回路循环水泵，116-冷却回路加热器，117-冷却回路散热器，P：压力传感器，T1-T6：温度传感器，RH1-3：湿度传感器；201-液体捕集器，202-液体喷嘴，203-换热夹套出口，204-换热夹套，205-气体分布器，206-加湿器塔体，207-换热夹套进口，208-加湿器气体出口。
具体实施方式
如图1所示，该系统包括：燃料电池电堆模块108、干湿气分配系统、气体组合加湿系统、冷凝补水系统和电堆模块冷却系统。
燃料电池电堆模块108为发电转化装置，在电池运行过程中，膜的含水量在很大程度上决定了燃料电池的导电性、发电效率和寿命，因此为了保证模块不同负载下的高性能输出，反应气在进入电堆模块前湿度应通过加湿系统被精确控制，同时电池在发电过程中，会产生大量的热，为保持膜具有足够的水合作用，燃料电池应工作在适当的温度下，因此系统多余的热应通过冷却系统及时排出。
干湿气分配系统包括进气电磁阀101、干气体质量流量控制器102、干气体进气换热器103和待加湿气体质量流量控制器104。燃料电池电堆模块108启动运行时，首先打开进气电磁阀101，然后根据湿度需求，在气体需求总量不变的前提下，分别调节干气体质量流量控制器102和待加湿气体质量流量计104实现干气体和待加湿气体的分配，随后干气进入干气体进气换热器103进行气体预热，待加湿气体进入加湿系统进行加湿处理。
气体组合加湿系统包括膜加湿器105、鼓泡喷雾组合加湿器106、电堆混合进气加热器107、膜加湿器105出口湿度传感器RH1、鼓泡喷雾组合加湿器106出口湿度传感器RH2、鼓泡喷雾组合加湿器106水温T6、燃料电池电堆模块107进气温度传感器T1、进气压力传感器P和湿度传感器RH3。待加湿气体进入加湿系统后，首先通过的是膜加湿器105，利用燃料电池电堆模块108尾气中的水分和热量对待加湿气体进行初步加湿和预热，以提高系统能量利用率，这部分气体经湿感器RH1检测后进入鼓泡喷雾组合加湿器106完成二次加湿，出口气体经湿度传感器RH2检测，基本达到饱和状态，温度传感器T6对鼓泡喷雾组合加湿器106水温进行检测，然后预热好的干气体和加湿完成的湿气体在电堆混合进气加湿器107内进行混合预热，防止气体中的水蒸气发生冷凝，最后混合预热完的加湿气体经温度传感器T1、压力传感器P和湿度传感器RH3检测后，进入燃料电池电堆模块108中进行反应。
冷凝补水系统包括冷凝器109，储水罐110，加湿器补水水泵111，补水换热器112，补水加热器113，燃料电池加湿系统在加湿过程中，鼓泡喷雾组合加湿器106内的水会不断消耗，因此需要进行补充。燃料电池电堆模块108的尾气经过膜加湿器105后进入冷凝器109，通过控制冷凝器109冷凝温度，保证尾气中的冷凝出来的水分等于或大于加湿消耗的水分，并将这部分冷凝水收集到储水罐110中，然后通过加湿器补水水泵111将收集到的水送入补水换热器112中，利用冷却系统的高温冷却水进行预热，最后这部分水进入补水加热器113中加热，加热完成后进入鼓泡喷雾组合加湿器106中进行喷雾加湿，同时补充鼓泡加湿消耗的水分。
电堆模块冷却系统包括干气体进气换热器103、冷却回路补水水箱114，冷却回路循环水泵115，补水换热器112，冷却回路加热器116，冷却回路散热器117。电堆模块冷却系统主要有两个功能，一是及时排出电堆产生热量以维持电堆运行在合适的温度下，二是对干气体和加湿补水进行预热，提高系统能量利用率。冷却水从燃料电池电堆模块108流出后经温度传感器T2检测进入鼓泡喷雾组合加湿器106的夹套中对加湿器中的水进行保温加热，加热完成后进入干气体换热器103中对干气体进行预热，然后进入补水水箱114，经由冷却回路循环水泵115后，冷却水流进补水换热器112对加湿补水进行预热，最后经过冷却回路加热器116和冷却回路散热器117流回燃料电池电堆模块108，在进口处通过温度传感器T3对冷却水进堆温度进行检测。当温度传感器T3显示冷却水温度低于燃料电池电堆模块108运行所需温度时，开启冷却回路加热器116对冷却水进行加热，同时关闭冷却回路散热器117冷测进水，当温度传感器T3显示冷却水温度高于燃料电池电堆模块108运行所需温度时，开启冷却回路散热器117冷测进水，调节冷测进水流量对冷却水进行散热，同时关闭冷却回路加热器116。
本实施例揭示了燃料电池快速加湿系统中的鼓泡喷雾组合加湿器106的结构组成，如图2所示，该组合加湿器主要是由鼓泡加湿和喷雾加湿两部分组成，其中鼓泡加湿部分包括：气体分布器205，加湿器塔体206，换热夹套204，换热夹套进口207和换热夹套出口203，湿度传感器RH1和RH2，加湿器内水温传感器T6，电堆模块出口冷却水温传感器T2。待加湿气体从膜加湿器105出来后，首先经过湿度传感器RH1检测，然后通过气体分布器205进入鼓泡喷雾组合加湿器106塔体206部分，气体分布器205对进气进行分配，选择合理的分布器可保证气体均匀地分布在液态水层中，同时产生的气泡较小，和水有较大的接触面积，加快气液的传质。加湿器塔体206主要由上下部分组成，下部分是气液鼓泡层，是反应气体进行水气传递的气液层，另外该加湿器在塔体206外部配套有换热夹套204，燃料电池电堆模块108冷却水从模块出来经温度传感器T2检测后直接进入换热夹套进口207，对鼓泡层水温进行加热或冷却保温，节省外部功耗，提高系统能量利用率，水温通过温度传感器T6进行检测，冷却水在换热夹套204内完成热量传递后从换热夹套出口203流出进入干气体进气换热器103内对干气体进行预热。加湿气体经过鼓泡气液层加湿后进入加湿器塔体206上部气体层进行喷雾加湿，喷雾加湿部分包括：液体捕集器201，液体喷嘴202和加湿器气体出口208和加湿气体出口湿度传感器RH2，系统根据加湿需求，通过液体喷嘴202将加湿补水送入加湿器塔体206中，一部分用于待加湿气体的补充加湿，让其快速达到饱和状态，另一部分用于补充加湿器加湿过程中消耗的水分，同时在加湿器塔体206顶部安装液体捕集器201，以分离和回收待加湿气体中夹带的液滴，避免液滴进入燃料电池电堆模块108中造成水淹现象，进而影响到电堆的输出性能。待加湿气体经过喷雾加湿后通过加湿器气体出口208离开鼓泡喷雾组合加湿器106，在加湿器出口湿度传感器RH2对气体湿度进行检测，待加湿气体加湿过程完成。在电堆混合进气加热器107与电堆模块108之间的管路内部设置有压力传感器P、湿度传感器RH3、温度传感器T1，在电堆模块108与鼓泡喷雾组合加湿器106之间的管路内部设置温度传感器T2，在鼓泡喷雾组合加湿器106的加湿器气体出口处设置湿度传感器RH2，在鼓泡喷雾组合加湿器106的加湿器塔体206内部设置温度传感器T6，在膜加湿器105与鼓泡喷雾组合加湿器106之间的管路内部设置湿度传感器RH1，在补水加热器113与鼓泡喷雾组合加湿器106之间的管路内部设置温度传感器T5，在冷却回路散热器117与电堆模块108之间的管路内部设置温度传感器T3，在冷凝器109与储水罐110之间的管路内部设置温度传感器T4。
为了实现湿度的快速响应控制，本实施例揭示一种干湿气体混合湿度控制法，并基于上述实施例1中的加湿系统实现燃料电池湿度的快速响应控制。
采用该方法的一个前提是保证鼓泡喷雾组合加湿器106的运行温度、电堆混合进气加热器107的加热温度和燃料电池电堆模块108运行温度保持一致，本技术方案是通过将电堆模块冷却系统接入加湿器换热夹套204中来实现加湿器温度与电堆模块运行温度实时保持一致，通过电堆混合进气加热器107将干湿混合气加热到电堆模块运行温度。
湿度控制控方法简图如图4所示。湿度控制器收集RH1-3湿度传感器湿度信号，然后对比RH3实际值与湿度目标值的差值及RH2实际值，对干湿进气配比进行实时调整，本方案中的加湿器为鼓泡喷雾组合加湿器，出口气体湿度基本为饱和状态。待加湿气体通过膜加湿器105已部分加湿，因此湿度控制器可根据湿度目标与RH1湿度监测值对鼓泡喷雾组合加湿器进行补水。具体控制方法步骤流程如图5所示：
步骤S100：根据湿度目标值调整进气配比，采集RH1-3的实时反馈信号；
步骤S200：根据RH1反馈值与湿度目标值对鼓泡喷雾组合加湿器进行补水控制；
步骤S300：根据RH2与RH3实时反馈值，实时调节进气配比，直到RH3反馈值在可接受误差范围内达到湿度目标值。

Claims (4)

1.一种鼓泡喷雾组合加湿器，该加湿器包括：鼓泡加湿器和喷雾加湿器，所述鼓泡加湿器和喷雾加湿器共用同一加湿器塔体；其特征在于，加湿器塔体包括：外壳和内壳，外壳和内壳之间形成腔体，该腔体为换热夹套；外壳的两侧分别设置换热夹套的液体进口和液体出口，保温液体进液体尽快流入换热夹套，注满换热夹套后从液体出口流出，从而保持加湿器塔体的温度恒定。
2.如权利要求1所述的一种鼓泡喷雾组合加湿器，其特征在于，所述鼓泡加湿器包括：气体分布器、与喷雾加湿器共用的加湿器塔体，所述气体分布器位于加湿器塔体底部；所述喷雾加湿器包括：液体喷嘴、液体捕集器、加湿器气体出口、与鼓泡加湿器共用的加湿器塔体，所述液体捕集器设置于加湿器塔体的顶部，所述加湿器气体出口的内径大于液体喷嘴的外径，该液体喷嘴位于气体出口的内部轴心位置，喷嘴进水口位于加湿器塔体外部，喷嘴出水口穿过液体捕集器；加湿器塔体内部的湿空气穿过液体捕集器后通过加湿器气体出口流出；所述加湿器气体出口处和气体分布器的进口处设置湿度传感器，所述换热夹套的液体进口处和加湿器塔体内部设置温度传感器。
3.一种采用权利要求1所述的鼓泡喷雾组合加湿器的燃料电池加湿系统，加湿对象为燃料电池电堆模块，该加湿系统包括：干湿气分配系统、气体组合加湿系统、冷凝补水系统、电堆模块冷却系统；
所述干湿气分配系统包括：进气电磁阀、干气体质量流量控制器、干气体进气换热器和待加湿气体质量流量控制器，进气经过进气电磁阀后分为两路，一路为干气体，另一路为带加湿气体；干气体依次传输给干气体质量流量控制器和干气体进气换热器，然后输出预热好的干气体，带加湿气体传输给待加湿气体质量流量控制器后输入气体组合加湿系统；
所述气体组合加湿系统包括：膜加湿器、鼓泡喷雾组合加湿器和电堆混合进气加热器；待加湿气体进入加湿系统后，首先通过膜加湿器，利用燃料电池电堆模块尾气对待加湿气体进行初步加湿和预热，然后进入鼓泡喷雾组合加湿器，鼓泡喷雾组合加湿器输出加湿完成的干气体，然后预热好的干气体和加湿完成的干气体在电堆混合进气加热器内进行混合预热，最后混合预热完的加湿气体进入燃料电池电堆模块中进行反应；
所述冷凝补水系统包括：冷凝器、储水罐、加湿器补水水泵、补水换热器和补水加热器；燃料电池电堆模块的尾气经过膜加湿器后依次通过冷凝器、储水罐、加湿器补水水泵后输入补水换热器，补水换热器对流入的加湿补水进行预热，预热完成后的加湿补水进入补水加热器进行加热，加热完成后进入鼓泡喷雾组合加湿器中进行喷雾加湿，同时补充鼓泡加湿消耗的水分；
所述电堆模块冷却系统包括：干气体进气换热器、冷却回路补水水箱、冷却回路循环水泵、补水换热器、冷却回路加热器和冷却回路散热器；从燃料电池电堆模块流出的冷却水进入鼓泡喷雾组合加湿器的换热夹套中，冷却水流过鼓泡喷雾组合加湿器的换热夹套后进入干气体换热器中对所述干湿气分配系统中的干气体进行预热，然后进入补水水箱，经由冷却回路循环水泵后，冷却水流进补水换热器对所述冷凝补水系统中加湿补水进行预热，最后依次经过冷却回路加热器和冷却回路散热器流回燃料电池电堆模块。
4.如权利要求3所述的燃料电池加湿系统，其特征在于，在电堆混合进气加热器与电堆模块之间的管路内部设置有压力传感器P、湿度传感器RH3、温度传感器T1，在电堆模块与鼓泡喷雾组合加湿器之间的管路内部设置温度传感器T2，在鼓泡喷雾组合加湿器的加湿器气体出口处设置湿度传感器RH2，在鼓泡喷雾组合加湿器的加湿器塔体内部设置温度传感器T6，在膜加湿器与鼓泡喷雾组合加湿器之间的管路内部设置湿度传感器RH1，在补水加热器与鼓泡喷雾组合加湿器之间的管路内部设置温度传感器T5，在冷却回路散热器与电堆模块之间的管路内部设置温度传感器T3，在冷凝器与储水罐之间的管路内部设置温度传感器T4。
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