CN113314731A - 一种燃料电池测试设备用高压雾化加湿器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池测试设备用高压雾化加湿器，涉及到燃料电池技术领域，包括罐体和设于罐体内的高压雾化装置、气体分离装置和液体加热装置，还包括设于罐体的一端的出气管和设于罐体的一侧的空气进气管，且出气管与罐体内部连通，空气进气管与气体分离装置连通，液体加热装置设于气体分离装置远离出气管的一侧，高压雾化装置设于气体分离装置靠近出气管的一侧，且高压雾化装置与液体加热装置连接。本发明中，能够预先为进入燃料堆的空气进行加湿、加压以及加温处理，同时也能够实现湿度、温度、以及压力的控制，且加湿后的空气可直接进入燃料堆使用，而加湿过程中产生水汽或冷凝水可重新回收使用，能够节省资源，降低成本。

Description

一种燃料电池测试设备用高压雾化加湿器
技术领域
本发明涉及到燃料电池技术领域，尤其涉及到一种燃料电池测试设备用高压雾化加湿器。
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。
而现有技术中的电池加湿设备难以使得气体进行充分加湿，无法控制气体的加湿的湿度以及温度，严重影响电堆的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料电池测试设备用高压雾化加湿器，用于解决上述技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种燃料电池测试设备用高压雾化加湿器，包括罐体和设于所述罐体内的高压雾化装置、气体分离装置和液体加热装置，其中，还包括设于所述罐体的一端的出气管和设于所述罐体的一侧的空气进气管，且所述出气管与所述罐体内部连通，所述空气进气管与所述气体分离装置连通，所述液体加热装置设于所述气体分离装置远离所述出气管的一侧，所述高压雾化装置设于所述气体分离装置靠近所述出气管的一侧，且所述高压雾化装置与所述液体加热装置连接。
作为优选，所述高压雾化装置包括加湿水总管、加湿水分管和高压雾化器，其中，所述加湿水总管的一端穿管所述气体分离装置并与所述液体加热装置连接，若干所述加湿水分管均匀的设于所述加湿水总管的另一端的外缘，且每一所述加湿水分管上分别设有若干所述高压雾化器。
作为进一步的优选，所述液体加热装置包括加热盒和加热棒，所述加热盒设于所述罐体内，所述加热盒的一端伸出所述罐体，所述加热棒的一端设于所述加热盒内，且所述加热棒的另一端突出于所述加热盒并位于所述罐体的外侧。
作为进一步的优选，所述液体加热装置还包括进水管，且所述进水管位于所述罐体的另一侧并与所述加热盒连接。
作为优选，所述气体分离装置包括导流板、气体分流槽上板和气体分流槽底板，所述气体分流槽上板设于所述气体分流槽底板的上侧，所述气体分流槽底板与所述气体分流槽上板之间设有若干所述导流板，所述气体分流槽上板的外缘以及所述气体分流槽底板的外缘分别与所述罐体的内壁过盈配合，所述空气进气管的一端延伸至所述气体分流槽底板与所述气体分流槽上板之间。
作为进一步的优选，所述气体分流槽上板以及所述气体分流槽底板上分别设有若干导流孔。
作为优选，所述罐体内设有集水腔，所述集水腔位于所述气体分离装置远离所述出气管的一侧。
作为进一步的优选，还包括管道、第一液位计和第二液位计，其中，所述管道设于所述罐体的外壁上，所述管道与所述集水腔相正对，所述管道的两端分别伸入所述集水腔内，所述第一液位计和所述第二液位计设于所述管道的两端。
作为进一步的优选，还包括排水管和电磁阀，所述排水管设于所述罐体的另一端，且所述排水管的一端与所述集水腔连通，所述电磁阀设于所述排水管上。
作为优选，还包括汽水分离器，所述汽水分离器设于所述罐体的一端，且所述出气管与所述汽水分离器连接。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明中，能够预先为进入燃料堆的空气进行加湿、加压以及加温处理，同时也能够实现湿度、温度、以及压力的控制，且加湿后的空气可直接进入燃料堆使用，而加湿过程中产生水汽或冷凝水可重新回收使用，能够节省资源，降低成本。
附图说明
图1是本发明中燃料电池测试设备用高压雾化加湿器的立体图一；
图2是本发明中燃料电池测试设备用高压雾化加湿器的立体图二；
图3是本发明燃料电池测试设备用高压雾化加湿器的内部结构示意图；
图4是本发明中的气体分离装置的结构示意图；
图5是本发明中的气体分离装置中的导流板的分布示意图。
图中：1、罐体；2、高压雾化装置；201、加湿水总管；202、加湿水分管；203、高压雾化器；3、气体分离装置；301、导流板；302、气体分流槽上板；303、气体分流槽底板；304、导流孔；4、液体加热装置；401、加热盒；402、加热棒；403、进水管；404、温压一体传感器；5、出气管；6、空气进气管；7、集水腔；8、管道；9、第一液位计；10、第二液位计；11、排水管；12、电磁阀；13、汽水分离器；14、温湿压一体传感器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1是本发明燃料电池测试设备用高压雾化加湿器的立体图一；图2是本发明燃料电池测试设备用高压雾化加湿器的立体图二；图3是本发明燃料电池测试设备用高压雾化加湿器的内部结构示意图；图4是本发明中的气体分离装置的结构示意图，请参见图1至图4所示，示出了一种较佳的实施例，示出的一种燃料电池测试设备用高压雾化加湿器，包括罐体1和设于罐体1内的高压雾化装置2、气体分离装置3和液体加热装置4，其中，还包括设于罐体1的一端的出气管5和设于罐体1的一侧的空气进气管6，且出气管5与罐体1内部连通，空气进气管6与气体分离装置3连通，液体加热装置4设于气体分离装置3远离出气管5的一侧，高压雾化装置2设于气体分离装置3靠近出气管5的一侧，且高压雾化装置2与液体加热装置4连接。本实施例中，如图3所示方向，出气管5设于罐体1的上端，空气进气管6设于罐体1的另一端的一侧，高压雾化装置2沿罐体1的轴向方向设置；高压雾化装置2用于为进入罐体1内的压缩空气进行加湿、加热处理。其中，外界的纯净水进入液体加热装置4内进行加热，然后进入到高压雾化装置2，并由高压雾化装置2喷出雾状的水雾，实现对压缩空气的加热及加湿处理。当压缩空气进入气体分离装置3内，在气体分离装置3的作用进行分流，使得压缩空气在气体分离装置3的作用下均匀的向高压雾化装置2方向喷射，同时高压雾化装置2喷射水雾，水雾与分流后的压缩空气形成对流，可以实现对压缩空气的均匀加湿及加热。经过加湿及加热后的压缩空气经过出气管5排出。
进一步，作为一种较佳的实施方式，高压雾化装置2包括加湿水总管201、加湿水分管202和高压雾化器203，其中，加湿水总管201的一端穿管气体分离装置3并与液体加热装置4连接，若干加湿水分管202均匀的设于加湿水总管201的另一端的外缘，且每一加湿水分管202上分别设有若干高压雾化器203。如图3所示，液体加热装置4内的纯净水经过加热后由加湿水总管201进入到加湿水分管202，然后再由加湿水分管202进入到高压雾化器203，经过高压雾化器203后呈雾状喷出。如图3所示，高压雾化装置2整体呈圣诞树状结构，使得喷射的水雾均匀且喷射覆盖的面积大，可以充分对压缩空气进行加湿及加热。
进一步，作为一种较佳的实施方式，液体加热装置4包括加热盒401和加热棒402，加热盒401设于罐体1内，加热盒401的一端伸出罐体1，加热棒402的一端设于加热盒401内，且加热棒402的另一端突出于加热盒401并位于罐体1的外侧。本实施例中，加热盒401与管体可拆卸地连接，加热盒401的一端通过安装支座与罐体1的外壁固定，且加热盒401的一端的外缘与罐体1过盈配合。而加热棒402与加热盒401可拆卸地连接。
进一步，作为一种较佳的实施方式，液体加热装置4还包括进水管403，且进水管403位于罐体1的另一侧并与加热盒401连接。本实施例中，纯净水经过进水管403进入加热盒401，同时加热棒402对纯净水进行加热，使得纯净水具有一定的温度，而经过加热的纯净水在外界压力的作用下进入加湿水总管201，并最终由高压雾化器203喷出。本实施例中，液体加热装置4还包括温压一体传感器404，其中，温压一体传感器404设于加热盒401内，且温压一体传感器404的一端突出于罐体1，温压一体传感器404用于测量加热盒401内的水的温度及压力，可实现对水温及水压的监测。
进一步，作为一种较佳的实施方式，气体分离装置3包括导流板301、气体分流槽上板302和气体分流槽底板303，气体分流槽上板302设于气体分流槽底板303的上侧，气体分流槽底板303与气体分流槽上板302之间设有若干导流板301，气体分流槽上板302的外缘以及气体分流槽底板303的外缘分别与罐体1的内壁过盈配合，空气进气管6的一端延伸至气体分流槽底板303与气体分流槽上板302之间。本实施例中，如图4所示，导流板301包括第一导流板301模组和第二导流板301模组，其中，第一导流板301模组呈正“八”字型设置，第二导流板301模组呈倒“八”字型设置，且第二导流板301模组位于第一导流板301模组的一侧。如图5所示，本实施例中设有三个第一导流板301模组和一个第二导流板301模组，而空气进气管6的一端正对于第一导流板301模组的中部，压缩空气在导流板301的作用下快速的向四周扩散，并由气体分流槽上板302上的导流孔304流向高压雾化器203。而进入气体分流槽底板303下侧的压缩空气在罐体1内壁的阻挡下会再次回流至气体分流槽底板303的上侧。
进一步，作为一种较佳的实施方式，气体分流槽上板302以及气体分流槽底板303上分别设有若干导流孔304。
进一步，作为一种较佳的实施方式，罐体1内设有集水腔7，集水腔7位于气体分离装置3远离出气管5的一侧。本实施例中，集水腔7可收集高压雾化器203喷出的纯净水。高压雾化器203喷出的水雾冷凝后呈水滴状态，经过导流孔304后流入集水腔7内储存。
进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括管道8、第一液位计9和第二液位计10，其中，管道8设于罐体1的外壁上，管道8与集水腔7相正对，管道8的两端分别伸入集水腔7内，第一液位计9和第二液位计10设于管道8的两端。如图2所示，第一液位计9位于第二液位计10的上侧，管道8竖直设置，且管道8采用PFA或PTFE透明塑料管，第一液位计9和第二液位计10均为红外传感器，用于感应集水腔7内的水位。
进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括排水管11和电磁阀12，排水管11设于罐体1的另一端，且排水管11的一端与集水腔7连通，电磁阀12设于排水管11上。本实施例中，当集水腔7内的水位达到一定高度时，电磁阀12自动开启，将集水腔7内的水排出。本实施例中，还包括控制器，电磁阀12、第一液位计9以及第二液位计10均与控制器连接，通过控制器远程控制第一液位计9、第二液位计10以及电磁阀12。
进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括汽水分离器13，汽水分离器13设于罐体1的一端，且出气管5与汽水分离器13连接。本实施例中，经过加热及加湿后的压缩空气空气中会含有一定的湿度，而通过控制汽水分离器13可实现对压缩空气湿度的控制。
进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括温湿压一体传感器14，所述温湿压一体传感器14设于出气管5上。其中，温湿压一体传感器14用于测量加湿及加热后的压缩空气的温度、湿度及压力，使得压缩空气的温度、湿度及压力可以达到使用的需求。其中，压缩空气的温度可以通过加热棒402控制，压缩空气的湿度可以通过汽水分离器13控制，压缩空气的压力可以通过外界空气压缩机控制。罐体1内的压缩空气即由外界的空气压缩机供应。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种燃料电池测试设备用高压雾化加湿器，其特征在于，包括罐体和设于所述罐体内的高压雾化装置、气体分离装置和液体加热装置，其中，还包括设于所述罐体的一端的出气管和设于所述罐体的一侧的空气进气管，且所述出气管与所述罐体内部连通，所述空气进气管与所述气体分离装置连通，所述液体加热装置设于所述气体分离装置远离所述出气管的一侧，所述高压雾化装置设于所述气体分离装置靠近所述出气管的一侧，且所述高压雾化装置与所述液体加热装置连接。
2.如权利要求1所述的燃料电池测试设备用高压雾化加湿器，其特征在于，所述高压雾化装置包括加湿水总管、加湿水分管和高压雾化器，其中，所述加湿水总管的一端穿管所述气体分离装置并与所述液体加热装置连接，若干所述加湿水分管均匀的设于所述加湿水总管的另一端的外缘，且每一所述加湿水分管上分别设有若干所述高压雾化器。
3.如权利要求2所述的燃料电池测试设备用高压雾化加湿器，其特征在于，所述液体加热装置包括加热盒和加热棒，所述加热盒设于所述罐体内，所述加热盒的一端伸出所述罐体，所述加热棒的一端设于所述加热盒内，且所述加热棒的另一端突出于所述加热盒并位于所述罐体的外侧。
4.如权利要求3所述的燃料电池测试设备用高压雾化加湿器，其特征在于，所述液体加热装置还包括进水管，且所述进水管位于所述罐体的另一侧并与所述加热盒连接。
5.如权利要求1所述的燃料电池测试设备用高压雾化加湿器，其特征在于，所述气体分离装置包括导流板、气体分流槽上板和气体分流槽底板，所述气体分流槽上板设于所述气体分流槽底板的上侧，所述气体分流槽底板与所述气体分流槽上板之间设有若干所述导流板，所述气体分流槽上板的外缘以及所述气体分流槽底板的外缘分别与所述罐体的内壁过盈配合，所述空气进气管的一端延伸至所述气体分流槽底板与所述气体分流槽上板之间。
6.如权利要求5所述的燃料电池测试设备用高压雾化加湿器，其特征在于，所述气体分流槽上板以及所述气体分流槽底板上分别设有若干导流孔。
7.如权利要求1所述的燃料电池测试设备用高压雾化加湿器，其特征在于，所述罐体内设有集水腔，所述集水腔位于所述气体分离装置远离所述出气管的一侧。
8.如权利要求7所述的燃料电池测试设备用高压雾化加湿器，其特征在于，还包括管道、第一液位计和第二液位计，其中，所述管道设于所述罐体的外壁上，所述管道与所述集水腔相正对，所述管道的两端分别伸入所述集水腔内，所述第一液位计和所述第二液位计设于所述管道的两端。
9.如权利要求7所述的燃料电池测试设备用高压雾化加湿器，其特征在于，还包括排水管和电磁阀，所述排水管设于所述罐体的另一端，且所述排水管的一端与所述集水腔连通，所述电磁阀设于所述排水管上。
10.如权利要求1所述的燃料电池测试设备用高压雾化加湿器，其特征在于，还包括汽水分离器，所述汽水分离器设于所述罐体的一端，且所述出气管与所述汽水分离器连接。
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