CN114023998A - 一种燃料电池测试台的增湿系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种燃料电池测试台的增湿系统，涉及燃料电池的技术领域，包括增湿容器，所述增湿容器上设有气体进口和气体出口，且所述增湿容器内由上至下设有增湿区、气液分离区，所述增湿区用于对经过所述增湿区的气体进行增湿，所述气液分离区用于对经过所述气液分离区的增湿气体除水，所述气液分离区包括由下至上设置的气体导流装置、水气分离装置，所述气体导流装置用于通过将竖直上升的增湿气体导流成螺旋上升，以离心分离增湿气体中质量较大的水滴；所述水气分离装置用于过滤经所述气体导流装置离心分离后的水气中较小的水滴。本发明的增湿系统能够实现低耗能运行，并保证从增湿系统的出口出去的气体的温度稳定，湿度适宜精确的效果。

Description

一种燃料电池测试台的增湿系统

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种燃料电池测试台的增湿系统。

背景技术

由于地球的不可再生能源紧缺，近年来国家大力发展新能源，以逐步取代化石燃料。在众多新能源中，燃料电池效率高、能量密度大、无噪音、无污染应用前景广泛。但燃料电池在运行时，对气体湿度要求高，在运行过程中进入电堆的气体湿度过大或过小，将导致电堆不能完全发挥其性能，对电堆本身也会造成影响。

燃料电池测试平台气体增湿模块就是为实现进入燃料电池的气体湿度可调节。

现有技术的燃料电池测试台的增湿系统，包括鼓泡区、喷雾区、升温除水区，其中升温除水区是通过电加热网状的加热丝对增湿后的气体进行除水，这种电加热除水结构不仅需要耗费电能，而且与网状的加热丝连接的一些电器附件不能在盛水罐中布置，从而影响盛水罐的密封，更重要的是，电加热除水结构在对气体的温度控制下不稳定，当通过电加热除水结构的气量大时，从中通过的气体的温度就低；当通过电加热除水结构的气量少时，从中通过的气体的温度就高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种运行耗能低、从增湿系统的出口处出去的气体温度、湿度适宜的燃料电池测试台的增湿系统，以解决了现有技术的增湿系统通过电热丝除水导致的耗能问题、以及从增湿系统的出口处出去的气体温度不稳定的技术问题。

本发明提供的一种燃料电池测试台的增湿系统，包括增湿容器，所述增湿容器上设有气体进口和气体出口，且所述增湿容器内由上至下设有增湿区、气液分离区，所述增湿区用于对经过所述增湿区的气体进行增湿，所述气液分离区用于对经过所述气液分离区的增湿气体除水，所述气液分离区包括由下至上设置的气体导流装置、水气分离装置，所述气体导流装置用于通过将竖直上升的增湿气体导流成螺旋上升，以离心分离增湿气体中质量较大的水滴；所述水气分离装置用于过滤经所述气体导流装置离心分离后的水气中较小的水滴。

进一步的，所述气体导流装置包括：

导流孔固定板；

外支撑定位件，呈环状，设置在所述导流孔固定板上；

内支撑定位件，呈环状或圆柱状，设置在所述导流孔固定板上，且位于所述外支撑定位件内；

导流片，围绕所述内支撑定位件设有若干，且所述导流片倾斜设置在所述导流孔固定板上；

导流孔，开设在所述导流孔固定板上，所述导流孔设置在所述导流片的第一侧，且靠近所述导流片与所述导流孔固定板连接的部位设置，所述导流片的第一侧为所述导流片与所述导流孔固定板形成锐角的一侧。

进一步的，所述水气分离装置，由外至内依次包括

挡水层，其上设有若干通孔；

分流层，由若干层定向交叉排列的丝网构成；

亲水层，由亲水材质做成，且所述亲水层围成的中心孔与所述气体出口连通。

进一步的，所述增湿区由下至上包括预增湿区、精确增湿区。

进一步的，所述预增湿区包括与所述气体进口连通的曝气器，用于对所述预增湿区内的去离子水加热至第一预设温度的加热器，以及第一温度传感器，所述第一温度传感器用于检测所述预增湿区内的去离子水的温度，并将信号反馈至所述加热器，以控制去离子水温达到所述第一预设温度。

进一步的，所述精确增湿区包括至少一层雾化喷嘴，所述燃料电池测试台的增湿系统还包括冷却装置，所述冷却装置用于将所述预增湿区的去离子水降温后供给所述雾化喷嘴。

进一步的，所述雾化喷嘴由下自上设有三层，且每层设有一个所述雾化喷嘴。

进一步的，所述冷却装置包括：

换热装置，用于对流经所述换热装置的去离子水进行降温；

循环泵，用于将所述预增湿区的水引入所述换热装置内，并经降温后输入所述雾化喷嘴中。

进一步的，所述冷却装置还包括对进入所述循环泵之前的去离子水进行过滤的过滤装置。

进一步的，所述冷却装置还包括设置在与所述循环泵出口连通的管路上的压力传感器，所述压力传感器用于实时检测循环泵的出口压力值，并在检测到压力异常时，向控制所述循环泵工作的控制单元发送停机信号。

进一步的，还包括用于检测经所述换热装置降温后的去离子水的温度的第二温度传感器。

进一步的，所述增湿容器上还设有补排水口，所述补排水口上通过主路分支成去离子水补水支路和去离子水排水支路。

进一步的，所述增湿容器上靠近所述气体出口的位置还设有安全阀门，所述安全阀门用于在所述气体出口压力过高时开启排气。

所述增湿容器外部设有加热层和保温层，所述加热层使得所述增湿容器的外壁温度略高于所述增湿容器的内部温度。

本发明提供的燃料电池测试台的增湿系统，在增湿容器中的气液分离区依次由下至上设置气体导流装置和水气分离装置、通过气体导流装置和水气分离装置的协同作用，第一方面避免过量增湿，第二方面又保证气体处于特定温度和压力下的饱和状态，扩大了后续电堆测试过程中，进料气湿度的调整范围。增湿后的气体依次通过气体导流装置和水气分离装置，对气体夹带的呈液态的水分进行分级脱除，使得增湿容器输出的气体为目标温度下的蒸汽饱和气体。第三方面，在水气分离装置之前，先通过气体导流装置进行离心分离掉大水滴，这样不仅能够延长水气分离装置的使用寿命，而且还能够避免直接使用水气分离装置而导致大量水滴进入水气分离装置内后由于重力作用，大量水滴沿水气分离装置向下运动过程中，携带气体往下走，从而影响气体出口处的气量，影响燃料电池测试台的增湿系统的工作效率；第四方面，由于气体导流装置、水气分离装置二者均是物理分离方式，无论通过的气量大小，均能够保证经过气液分离区的气体的温度的稳定性。特别是气体导流装置为无需动力驱动的离心导流结构时，不需要耗能，也无需从增湿容器外向气体导流装置引入电能输送结构，结构更为精简。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的燃料电池测试台的增湿系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的燃料电池测试台的增湿系统的气体导流装置的结构示意图；

图3为图2的主视图；

图4为图3的A-A方向的剖视图；

图5为水气分离装置的结构示意图；

图6为水气分离装置的剖视图。

图标：1-气体进口；2-曝气器；3-增湿容器；4-加热器；5-液位传感器；6-雾化去离子水；7-雾化喷嘴；8-气体导流装置；801-导流片；802-导流孔固定板；803-内支撑定位件；804-外支撑定位件；805-导流孔；9-安全阀门；10-水气分离装置；101-挡水层；102-分流层；103-亲水层；104-中心孔；105-通孔；11-气体出口；12-第三温度传感器；13-第二温度传感器；14-冷却液进口；15-冷却液出口；16-换热装置；17-压力传感器；18-循环泵；19-过滤装置；20-第一温度传感器；21-去离子水补水口；22-去离子水排水口。

具体实施方式

下面将结合实施例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。

如图1-6所示，本发明实施例提供的一种燃料电池测试台的增湿系统，包括增湿容器3，所述增湿容器3上设有气体进口1和气体出口11，且所述增湿容器3内由上至下设有增湿区、气液分离区，所述增湿区用于对经过所述增湿区的气体进行增湿，所述气液分离区用于对经过所述气液分离区的增湿气体除水，所述气液分离区包括由下至上设置的气体导流装置8、水气分离装置10，所述气体导流装置8用于通过将竖直上升的增湿气体导流成螺旋上升，以离心分离增湿气体中质量较大的水滴；所述水气分离装置10用于过滤经所述气体导流装置8离心分离后的水气中较小的水滴。

通过气体导流装置8和水气分离装置10的协同作用，第一方面避免过量增湿，第二方面又保证气体处于特定温度和压力下的饱和状态，扩大了后续电堆测试过程中，进料气湿度的调整范围。增湿后的气体依次通过气体导流装置8和水气分离装置10，对气体夹带的呈液态的水分进行分级脱除，使得增湿容器3输出的气体为目标温度下的蒸汽饱和气体。第三方面，在水气分离装置10之前，先进行离心分离掉大水滴，这样不仅能够延长水气分离装置10的使用寿命，而且还能够避免直接使用水气分离装置10而导致大量水滴进入水气分离装置10内后由于重力作用，大量水滴沿水气分离装置10向下运动的过程中，携带气体往下走，从而影响气体出口11处的气量，影响燃料电池测试台的增湿系统的工作效率；第四方面由于气体导流装置8、水气分离装置10二者均是物理分离方式，无论通过的气量大小，均能够保证经过气液分离区的气体的温度的稳定性。特别是气体导流装置8为无需动力驱动的离心导流结构时，不需要耗能，也无需从增湿容器3外向气体导流装置8引入电能输送结构，结构更为精简。

因此，如图2-4所示，优选所述气体导流装置8包括：

导流孔固定板802；

外支撑定位件804，呈环状，设置在所述导流孔固定板802上；

内支撑定位件803，呈环状或圆柱状，设置在所述导流孔固定板802上，且位于所述外支撑定位件804内；

导流片801，围绕所述内支撑定位件803设有若干，且所述导流片801倾斜设置在所述导流孔固定板802上；

导流孔805，开设在所述导流孔固定板802上，所述导流孔805设置在所述导流片801的第一侧，且靠近所述导流片801与所述导流孔固定板802连接的部位设置，所述导流片801的第一侧为所述导流片801与所述导流孔固定板802形成锐角的一侧。

气体经过气体导流装置8，气体导流装置8通过计算好的开度和角度，在不影响气体流通的前提下，使竖直上升的水气分组并改变流动方向，形成束状螺旋上升形态，产生离心作用使质量较大的水滴附着到增湿容器3的内壁上，由于水的粘附力使水聚集在内壁表面上，当水滴的重力大于粘附力和气体给的向上推力时，水滴开始向下运动，内壁与气体导流装置8之间可以允许水滴通过，使得被带起的液态水可以回流到增湿容器水位内。通过计算确定适合的气体导流装置8开度和角度，一方面控制最大流量下的对应压损不超过5kPa，另一方面保证气体在进入水气分离装置10前，至少在导流装置内旋转至少一圈，从而将液态水珠全部分离。

竖直上升的精确增湿的气体经过气体导流装置8时，经导流片801导向导流孔805处流出，从而使增湿后的气体形成螺旋上升，离心作用使气体中的质量较大的水滴附着到增湿容器3的内壁上，质量较小的水气与气体进入水气分离装置10，水气分离装置10将进入的水气与气体分离，从气体出口11排出的便是达到预设湿度的气体。

具体的，竖直上升的精确增湿的气体经过气体导流装置8时，经导流片801导向导流孔805处流出，从而使增湿后的气体形成螺旋上升，离心作用使气体中的质量较大的水滴附着到增湿容器3的内壁上，质量较小的水气与气体进入水气分离装置10，水气分离装置10将进入的水气与气体分离，从气体出口11排出的便是达到预设湿度的气体。

图3和图4所示，其中a为导流孔805的宽度，b为导流片801的长度，c为导流片801的宽度；d为导流孔固定板802的外径；e为气体导流装置8的高度；f为导流片801与导流孔固定板802之间的夹角。气体导流装置8的旋转离心力的大小与上述参数有关。可以根据实际需要对上述参数进行调整。

由增湿目标气质量流量Q1和露点温度T1，再结合增湿容器3内的压力P1可得出水汽分压P2＝EXP{18.3-3816/(T1+227)}*0.133，增湿后水蒸气的质量流量Q2＝Q1*P2/(101+P1-P2)*N,N为常数，进而可以计算出通过该气体导流装置8的气体体积流量为Q3＝(Q1+Q2)*P1/(101+P2)；气体导流装置8设置n个导流片801，所以通过导流孔805的气体流速V1＝Q3/n/a/b，所以气体和导流片801的作用时间为t＝c/V1，根据实验结果得出，t值不得小于一定时长，才会形成有效的旋转离心力，使得液态水珠与外支撑定位件804接触。

如图5和6所示，所述水气分离装置10优选呈圆筒状，由外至内依次包括

挡水层101，其上设有若干通孔105；

分流层102，由若干层定向交叉排列的丝网构成；

亲水层103，由亲水材质做成，且所述亲水层103围成的中心孔104与所述气体出口11连通。

所述增湿区由下至上包括预增湿区、精确增湿区。

水气分离装置10一共分3层，最外层为挡水层101，气体进入装置前有大量液态水会直接与挡水层101的外壁接触，水珠在外壁聚集后顺着外壁留下回流至增湿容器3底部；经由通孔105进入挡水层101的液态水小水珠随着气体一直进入分流层102，由于液态水和气态水所受重力不同，通过定向交叉排列的丝网使得受重力较大的液态水会向下移动，受重力较小的气体会向上移动进而是大量小水珠汇集至底部然后回流至增湿容器3底部；最后气体进入亲水层103，该层材质亲水性较好，少量液态水流入亲水层103后被吸附并聚集，最终汇集至底部然后回流至增湿容器3底部；气体最终穿过亲水层103围成的中心孔104到达气体出口11。在水气分离装置10前设置气体导流装置8，较大的水滴由气体导流装置8事先分离，不仅能够延长水气分离装置10的使用寿命，减少更换频次，而且还能够避免直接使用水气分离装置10，而导致大量水滴进入水气分离装置10内后向下运动，携带气体往下走，从而影响气体出口11处的气量，影响出气效率。

如图1所示，所述预增湿区包括与所述气体进口1连通的曝气器2，用于对所述预增湿区内的去离子水加热至第一预设温度的加热器4，以及第一温度传感器20，所述第一温度传感器20用于检测所述预增湿区内的去离子水的温度，并将信号反馈至所述加热器4，以控制去离子水温达到所述第一预设温度。曝气器2优选为由粉状压铸而成的半球状的曝气器2，这种曝气器2上的孔隙能够达到微米级(0.001毫米)，从而能够将气体打散的更小，增湿更充分。加热器4可以对增湿容器3内的去离子水的温度进行调节。

所述精确增湿区包括至少一层雾化喷嘴7，所述燃料电池测试台的增湿系统还包括冷却装置，所述冷却装置用于将所述预增湿区的去离子水降温后供给所述雾化喷嘴7。雾化喷嘴7的层数根据需要增湿的气量不同进行设置。排布方式可以是上下均布，也可以是单个喷嘴，并要求水流量不小于气体增湿所需水量流量的2倍，喷雾形状为实心锥形，且实心锥形的夹角为90°或120°，形成的水雾最大液滴直径不能超过0.2mm。从雾化喷嘴7喷出来的水为雾化去离子水6.

优选所述雾化喷嘴7由下自上设有三层，且每层设有一个所述雾化喷嘴7。

所述冷却装置包括：

换热装置16，用于对流经所述换热装置16的去离子水进行降温；

循环泵18，用于将所述预增湿区的水引入所述换热装置16内，并经降温后输入所述雾化喷嘴7中。

所述冷却装置还包括对进入所述循环泵18之前的去离子水进行过滤的过滤装置19。

所述冷却装置还包括设置在与所述循环泵18出口连通的管路上的压力传感器17，所述压力传感器17用于实时检测循环泵18的出口压力值，并在检测到压力异常时，向控制所述循环泵18工作的控制单元发送停机信号。

还包括用于检测经所述换热装置16降温后的去离子水的温度的第二温度传感器13。

通过循环泵18、过滤装置19可以将沉积在增湿容器3下部的去离子水过滤后加压，通过压力传感器17实时检测循环泵18出口的压力值，当压力异常时控制循环泵18停止工作。

循环泵18加压后的去离子水进入换热装置16通过与从冷却液进口14进入，从冷却液出口15排出的外部冷却水发生热交换，达到精确控温的目的后进入雾化喷嘴7，雾化喷嘴7将加压控温后的去离子水完全雾化并与待增湿的气体充分接触。

所述增湿容器3上还设有补排水口，所述补排水口上通过主路分支成去离子水补水支路和去离子水排水支路，去离子水补水支路的一端形成去离子水补水口21；去离子水排水支路的一端形成去离子水排水口22。

所述增湿容器3上靠近所述气体出口11的位置还设有安全阀门9，所述安全阀门9用于在所述气体出口11压力过高时开启排气。安全阀门9只有在气体出口11的压力过高时开始工作，达到预设压力，气体通过安全阀门9快速排走。

所述增湿容器3上靠近所述气体出口11的位置还设置有第三温度传感器12，第三温度传感器12用于检测增湿容器3顶部，靠近气体出口11处的温度。

所述增湿容器3外部设有加热层和保温层，所述加热层使得所述增湿容器3的外壁温度略高于所述增湿容器3的内部温度，能够控制增湿容器3中的热量不向外传导。其中加热层可以设置为缠绕增湿容器3外壁的加热元件。

为了实时监控沉积在增湿容器3下部的去离子水的液位高度，进而控制去离子水补水口21、去离子水排水口22，因此，还设置有液位传感器5。

此外，通过控制测试台的电堆出口压力间接控制增湿系统内压力，系统内压力是通过电堆入口压力间接监测的，同时在增湿容器3顶部设置了安全阀，限制特殊情况下增湿容器3内的最大压力。在设计最大增湿能力时，同时考虑最大气量下适配系统的最小压力和最大温度，此时增湿需求最大，由此设计得到的增湿系统可以满足电堆测试过程中的全范围增湿需求。

本发明实施例提供的一种燃料电池测试台的增湿系统的工作原理：

1)预增湿

气体通过气体进口1进入曝气器2，使气体变为预定直径的小气泡，与沉积在增湿容器3下部的去离子水充分接触。去离子水的温度通过加热器4实时控制，气体经过加热器4从去离子水中出去的过程是对气体的预增湿。具体地，曝气器2通过预定计算并调节好的孔大小和开孔率使气体变为预定直径的小气泡按照计算速度进入增湿容器3。通过对孔径大小和开孔率的设计，以确保在全流量范围内，最大压损不超过设计值，如果压损太大，会有无法达到上限流量的风险，进而无法满足电堆上限功率，影响测试台的正常工作。使用过程中，需要根据不同测试台的测试需求，设计与其匹配使用的曝气器2。

曝气器2形成的预定直径的小气泡和增湿容器3内精确控温的去离子水充分接触，使得气体可以快速升温，并在接触过程中实现预增湿，当气体升温后水汽分压随之升高，通过预先对增湿容器3的内径设计使得小气泡按照预设速度从水中升起，同时通过控制液位高度来控制小气泡在水中总混合时间。增湿容器3的内径根据燃料电池测试台的需要进行定向设计，对于确定内径的增湿容器3，通过曝气器2的孔径和开孔率确定了气泡的上升速度，通过液位高度来控制增湿时间。

2)精确增湿

预增湿的气体继续向上流动，与雾化喷嘴7出来的去离子水相遇，达到精确增湿的目的。雾化喷嘴7出来的去离子水是经过循环泵18加压，换热装置16控温后的高压水雾。雾化喷嘴7将加压控温后的去离子水完全雾化并与预增湿后的气体充分接触，通过调节最下层雾化喷嘴7的高度来控制预增湿后的气体和水雾的混合时间，同时让不饱和的水汽分压尽可能达到饱和；再通过多级喷淋的方式使得气体完全达到饱和。例如，50kw级别测试台的氢气路的最大气量设计为1500L/min，由于气量较小，通过理论计算和实际标定，该模块只需要一级喷淋就可以达到完全增湿的目的。而在150kw级别测试台的空气路的最大气量设计为12000L/min，由于气量较大，通过理论计算和实际标定，该模块需要由下至上设置三级喷淋交叉布置才可以达到完全增湿的目的。

3)气液分离

精确增湿的气体经过气体导流装置8，使竖直上升的水气导流成螺旋上升，通过离心作用使质量较大的水滴附着到增湿容器3上，质量较小的水气与气体进入水气分离装置10，水气分离装置10将进入的水气与气体分离，从气体出口11排出的便是达到预设湿度的气体。

具体地，气体经过气体导流装置8，导流装置通过计算好的开度和角度，在不影响气体流通的前提下，使竖直上升的水气分组并改变流动方向，形成束状螺旋上升形态，产生离心作用使质量较大的水滴附着到增湿容器3内壁上，由于水的粘附力使水聚集在内壁表面上，当水滴的重力大于粘附力和气体给的向上推力时，水滴开始向下运动，外壁与倒流装置之间可以允许水滴通过，使得被带起的液态水可以回流到增湿容器水位内。通过计算确定适合的导流装置开度和角度，一方面控制最大流量下的对应压损不超过5kPa，另一方面保证气体在进入过滤器前，至少在导流装置内旋转至少一圈，从而将液态水珠全部分离。

部分未回流的液态水随着气体沿着水气分离装置10的外侧壁进入水气分离装置10，水气分离装置10通过多层金属丝缠绕，该金属丝一般为15-20层紧密缠绕，金属丝直径在0.5mm左右，外观呈中空圆柱体形状，可过滤最小3μm的固态或液态颗粒，使得液态水向下聚集，气体通过后向上通过出口排出。这样增湿后的气体全部从增湿容器3排出，形成的液态水全部分离。由于通过鼓泡和喷淋的气体基本接近饱和蒸汽，再通过气体导流装置8后到达气体出口11处，气体温度会有所下降，可能会有部分冷凝水析出，再通过水气分离装置10将气体原带的水和冷凝析出的水一并去除，结合气体出口11处的实际检测标定，可以判定气体出口11处为饱和气体。

增湿过程中，气体不断升温直至达到设定值，同时，水汽在不断混合从而保证了充足的水汽分压，并且夹带的液态水通过上述步骤均被分离，使得输出的气体为当前温度下的饱和蒸汽。在通过排出后进一步升温的操作，使得气体露点温度可以保持不变，进而通过控制最终温度来达到最终的目标湿度。具体地，增湿容器3的气体出口11的气体在进入电堆前，通过其他加热装置进行升温，可以通过调整温度来调整进入电堆的气体的具体相对湿度。使用本发明的增湿容器3，进入电堆的气体温度一般为40-80℃，相对湿度范围可控制在50％-100％之间。

通过本发明的燃料电池测试台的增湿系统的结构设置，提高气体预增湿和精确增湿过程的控制精度。预增湿过程中，利用曝气器的孔径大小和开孔率来控制进入增湿容器的气泡直径和数量，使气泡按照一定尺寸和速度进入增湿容器，实现与精确控温的去离子水的充分接触，同时，通过控制液位高度来控制气泡在去离子水中的停留时间。精确增湿过程中，通过去离子水的温度、压力控制、雾化喷嘴的高度控制、增湿容器外部的保温控制，促进气体的饱和增湿。预增湿阶段，小直径气泡与去离子水直接接触，通过气泡与水的接触混合，实现预增湿；精确增湿阶段，增湿容器3内的气体与经雾化喷嘴完全雾化的液相水接触(液滴直径不超过0.2mm)，实现精确增湿。气体与去离子水的接触由预增湿阶段的宏观尺度(经曝气的小气泡直径尺寸)转变为精确增湿阶段的微观尺度(经雾化的去离子水液滴尺寸)。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种燃料电池测试台的增湿系统，其特征在于，包括增湿容器(3)，所述增湿容器(3)上设有气体进口(1)和气体出口(11)，且所述增湿容器(3)内由上至下设有增湿区、气液分离区，所述增湿区用于对经过所述增湿区的气体进行增湿，所述气液分离区用于对经过所述气液分离区的增湿气体除水，所述气液分离区包括由下至上设置的气体导流装置(8)、水气分离装置(10)，所述气体导流装置(8)用于通过将竖直上升的增湿气体导流成螺旋上升，以离心分离增湿气体中质量较大的水滴；所述水气分离装置(10)用于过滤经所述气体导流装置(8)离心分离后的水气中较小的水滴。

2.根据权利要求1所述的燃料电池测试台的增湿系统，其特征在于，所述气体导流装置(8)包括：

导流孔固定板(802)；

外支撑定位件(804)，呈环状，设置在所述导流孔固定板(802)上；

内支撑定位件(803)，呈环状或圆柱状，设置在所述导流孔固定板(802)上，且位于所述外支撑定位件(804)内；

导流片(801)，围绕所述内支撑定位件(803)设有若干，且所述导流片(801)倾斜设置在所述导流孔固定板(802)上；

导流孔(805)，开设在所述导流孔固定板(802)上，所述导流孔(805)设置在所述导流片(801)的第一侧，且靠近所述导流片(801)与所述导流孔固定板(802)连接的部位设置，所述导流片(801)的第一侧为所述导流片(801)与所述导流孔固定板(802)形成锐角的一侧。

3.根据权利要求1所述的燃料电池测试台的增湿系统，其特征在于，所述水气分离装置(10)，由外至内依次包括

挡水层(101)，其上设有若干通孔(105)；

分流层(102)，由若干层定向交叉排列的丝网构成；

亲水层(103)，由亲水材质做成，且所述亲水层(103)围成的中心孔(104)与所述气体出口(11)连通。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的燃料电池测试台的增湿系统，其特征在于，所述增湿区由下至上包括预增湿区、精确增湿区。

5.根据权利要求4所述的燃料电池测试台的增湿系统，其特征在于，所述预增湿区包括与所述气体进口(1)连通的曝气器(2)，用于对所述预增湿区内的去离子水加热至第一预设温度的加热器(4)，以及第一温度传感器(20)，所述第一温度传感器(20)用于检测所述预增湿区内的去离子水的温度，并将信号反馈至所述加热器(4)，以控制去离子水温达到所述第一预设温度。

6.根据权利要求4所述的燃料电池测试台的增湿系统，其特征在于，所述精确增湿区包括至少一层雾化喷嘴(7)，所述燃料电池测试台的增湿系统还包括冷却装置，所述冷却装置用于将所述预增湿区的去离子水降温后供给所述雾化喷嘴(7)。

7.根据权利要求6所述的燃料电池测试台的增湿系统，其特征在于，所述雾化喷嘴(7)由下自上设有三层，且每层设有一个所述雾化喷嘴(7)。

8.根据权利要求6所述的燃料电池测试台的增湿系统，其特征在于，所述冷却装置包括：

换热装置(16)，用于对流经所述换热装置(16)的去离子水进行降温；

循环泵(18)，用于将所述预增湿区的水引入所述换热装置(16)内，并经降温后输入所述雾化喷嘴(7)中。

9.根据权利要求8所述的燃料电池测试台的增湿系统，其特征在于，所述冷却装置还包括对进入所述循环泵(18)之前的去离子水进行过滤的过滤装置(19)。

10.根据权利要求8所述的燃料电池测试台的增湿系统，其特征在于，所述冷却装置还包括设置在与所述循环泵(18)出口连通的管路上的压力传感器(17)，所述压力传感器(17)用于实时检测循环泵(18)的出口压力值，并在检测到压力异常时，向控制所述循环泵(18)工作的控制单元发送停机信号。

11.根据权利要求8所述的燃料电池测试台的增湿系统，其特征在于，还包括用于检测经所述换热装置(16)降温后的去离子水的温度的第二温度传感器(13)。

12.根据权利要求1-3中任一项所述的燃料电池测试台的增湿系统，其特征在于，所述增湿容器(3)上还设有补排水口，所述补排水口上通过主路分支成去离子水补水支路和去离子水排水支路。

13.根据权利要求1-3中任一项所述的燃料电池测试台的增湿系统，其特征在于，所述增湿容器(3)上靠近所述气体出口(11)的位置还设有安全阀门(9)，所述安全阀门(9)用于在所述气体出口(11)压力过高时开启排气。

14.根据权利要求1-3中任一项所述的燃料电池测试台的增湿系统，其特征在于，所述增湿容器(3)外部设有加热层和保温层，所述加热层使得所述增湿容器(3)的外壁温度略高于所述增湿容器(3)的内部温度。

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