CN203774400U - 一种高效燃料电池加湿器 - Google Patents
一种高效燃料电池加湿器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203774400U CN203774400U CN201420098055.6U CN201420098055U CN203774400U CN 203774400 U CN203774400 U CN 203774400U CN 201420098055 U CN201420098055 U CN 201420098055U CN 203774400 U CN203774400 U CN 203774400U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- jug
- fuel cell
- air bag
- efficiency fuel
- cell humidifier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 34
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000005273 aeration Methods 0.000 claims description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 7
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 claims description 4
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 claims description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 abstract description 10
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 abstract description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 17
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000003292 diminished effect Effects 0.000 description 1
- 235000012489 doughnuts Nutrition 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 1
- -1 oxonium ion Chemical class 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000036647 reaction Effects 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种高效燃料电池加湿器,包括盛水罐,该盛水罐顶部有排气管和进水管,底部有进气管和排水管;所述的盛水罐内部安装有曝气气囊;所述的盛水罐液面有浮子和与其连接的杠杆;所述盛水罐的排水管端口有手动流量调节阀并与浮子相连接。与现有技术相比,本实用新型利用鼓泡加湿的原理,较其他鼓泡加湿器相比,综合利用电堆循环冷却水,不需要额外的加热丝来加热水温,无额外耗能,提高了鼓泡加湿的效率,使得结构更加紧凑,成本较低。
Description
技术领域
本实用新型涉及加湿器,尤其是用于质子交换膜燃料电池的气体加湿器。
背景技术
燃料电池是一种电化学反应装置,直接将化学能转换为电能。根据电解质的不同,可以分为质子交换膜燃料电池,碱性燃料电池,磷酸型燃料电池,熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池。质子交换膜燃料电池工作温度低,电流密度大,响应速度快,性能稳定。而且反应生成物只有水,不存在腐蚀性。因此,质子交换膜燃料电池可以广泛地应用于移动电源领域。
质子交换膜燃料电池利用氢气和氧气反应产生电能。当分别向燃料电池阳极和阴极供给氢气与氧气时,反应气体经扩散层扩散,进入多孔阳极的氢原子被催化剂吸附并离化为氢离子和电子,氢离子经由质子交换膜转移到阴极,电子在电极内传递至负极集流板经外电路负载流向阴极,在阴极催化层上氢离子和氧离子结合成水分子。而电子通过外电路通过产生电能。
作为电解质的质子交换膜必须湿润,这样才能更好地传导质子,研究表明,质子交换膜的导电性与其含水量成正比。因此,为了提高转换效率,必须加湿质子交换膜。
目前燃料电池所用的加湿方法主要是通过加湿反应的气体,利用湿润的气体所携带的水汽来加湿质子交换膜。例如焓轮加湿,利用陶瓷转轮吸收尾气中的水汽和热量来对新鲜的进气加湿,但因为具有旋转部件,容易蹿气并且增加了耗能。中空纤维管束加湿器,该加湿器利用亲水材质制备的无孔中空纤维束,水从中空纤维束的外侧流过,加湿气体从纤维管束内侧流过,水由于浓差的作用从水侧扩散到气体进而完成对气体的加湿。该加湿具有结构紧凑,无额外耗能等优点,可以广泛适用于各种用于移动电源的场合,但是价格昂贵,显然不利降低燃料电池的成本。鼓泡加湿,将反应的气体通入盛有一定温度的水中,利用气泡表面传热传质达到加湿气体的目的。该加湿器结构简单,材料便宜。但因其加湿效率低,因此需要比较大的水箱,体积庞大,一般不能适用于移动场合,仅作为实验室用。专利CN102332591A所申请的一种用于燃料电池的反应气体加湿器也是基于鼓泡加湿的原理,但是其需要额外的加热套来加热水温,耗能大,而且没有起泡器,会导致气泡大,加湿效率低,不适用于移动场合,仅适用于小功率的燃料电池实验室测试。
另外燃料电池反应产生热量,需要对燃料电池进行冷却,稳定运行工况下燃料电池循环冷却水的温度一般为60-65℃左右,并且循环冷却水通过散热器散热。而气体加湿需要消耗热量,因此可以将循环水从电堆内部携带出来的热量用于加湿气体。
发明内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高了鼓泡加湿的效率,使得结构更加紧凑,成本较低,可以适用于移动电源场合的高效燃料电池加湿器。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现:一种高效燃料电池加湿器,其特征在于,包括盛水罐,该盛水罐顶部有排气管和进水管,底部有进气管和排水管;所述的盛水罐内部安装有曝气气囊;所述的盛水罐液面有浮子和与其连接的杠杆;所述盛水罐的排水管端口有手动流量调节阀并与浮子相连接。
所述的曝气气囊底部和盛水罐底面紧密结合,所述进气管通过盛水罐底部直接连通曝气气囊。
所述的曝气气囊为具有细小微孔的三元乙丙橡胶材质(或者其它类似的具有细微小孔的材质)的曝气气囊,其结构为凹凸的同心环状结构(或者其他类似的结构)。
所述的曝气气囊呈多个凹凸的同心环状,每两个环状气囊之间的凹部具有均布的若干个排水支管(如4个),各个排水支管汇流于排水总管,由一个排水总管口排水,所述的若干个排水支管和排水总管组成所述排水管。
所述的排水总管的排水口处具有手动流量调节阀。
所述的盛水罐液面高度大于曝气气囊的高度,液面上有浮子。
所述的浮子与以嵌入盛水罐壁内部的密封球状物作为支点的杠杆一端连接,杠杆的另一端通过球铰与杆件连接,杆件的另一端通过球铰与手动流量调节阀的手柄连接,通过浮子运动来推动流量调节阀手柄转动,改变流通孔径大小。
所述的盛水罐为具有保温材质填充的密封罐。
利用鼓泡加湿的原理,较其他鼓泡加湿器相比,综合利用电堆循环冷却水,不需要额外的加热丝来加热水温,无额外耗能。采用新型鼓泡材质提高了鼓泡加湿的效率,使得结构更加紧凑,成本较低。可以适用于移动电源场合,例如车载燃料电池发动机。与现有技术相比,本实用新型具有以下优点:
采用电堆循环冷却水加湿气体,鼓泡蒸发带走大量的热量,一方面高温的循环冷却水有利于提高汽化率,有效利用了电堆余热;另一方面经过蒸发换热后的循环冷却水温降低,无需额外的散热器,因此循环冷却水系统无需散热器,精简结构,经济便捷;
采用浮子调节手动阀开度来控制,简单经济;
采用具有细微小孔的材质来曝气,使得气泡细小均匀,有利于气泡的传热和传质;
采用环状结构的曝气气囊,有利于增加曝气面积,提高曝气能力;
因此,本实用新型技术简单易行,高效经济,具有积极、有益的技术效果。
附图说明
图1为本实用新型的正面剖视示意图;
图2为本实用新型的俯视剖视图,剖切面为A-A;
图3为本实用新型的排水管的局部剖视图,剖切面为B-B。
图中:
1箱体,2进水管,3排气管,4浮子,5杠杆,6球状支点,7球铰链a,8杆件,9热水,10曝气气囊,11球铰链b,12手动调节阀,13排水总管a,14进气管,15排水总管b,16排水支管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
实施例
如图1,图2,图3所示,一种高效燃料电池加湿器包括具有保温材质填充的密封盛水罐1,所述盛水罐1顶部有排气管3和进水管2;所述盛水罐1底部有进气管14和排水管13;所述盛水罐1核心为具有细小微孔的三元乙丙橡胶材质的曝气气囊10(或者其它类似的具有细微小孔的材质);所述盛水罐1液面有浮子4;所述盛水罐1的排水管13端口有手动流量调节阀12并与浮子4相连接。
其中:
所述盛水罐1为双层结构的不锈钢材质,中间填充保温材质。盛水罐1内部的有盛水区9,盛水区9的高度大于曝气气囊10的高度,所用的水为燃料电池电堆冷却循环水。
所述进水管2位于盛水罐1的顶部侧面,电堆冷却循环水由进水管2流入。
盛水区9液面有浮子4,浮子4的一端连接杠杆5,杠杆5的支点6为嵌入管壁的球状物,杠杆5的另一端通过球铰链7和杆件8连接,杆件8的另一端通过球铰链11和手动调节阀12的手柄连接。当盛水罐1中的液面低于设定液面时,浮子4下沉,带动杠杆5运动,进而带动杆件8上升,杆件8通过球铰链10带动手动调节阀12的手柄转动,从而使得调节阀12流通孔径变小(如图3所示),减少流量,使水箱液面上升至平衡值。
进气管14位于盛水罐1底部,直接连通曝气气囊10(示例中曝气气囊10的材质为具有细小微孔的三元乙丙橡胶材质)。曝气气囊10为若干圈同心环状凹凸结构(如图2所示),圆环状突起结构是为了增加曝气面积,使气泡更均匀,曝气阻力更小。曝气气囊10底部和盛水罐1紧密结合在一起。干燥的气通过进气管14进去曝气气囊10的底部空腔内,并且扩散到各个同心环状的突起气囊中,由于压差的原因,气体通过曝气气囊材质中的微孔逸散到水中,形成均匀细小的气泡。
如图2和图3所示,曝气气囊10的同心环突起结构之间的凹部均匀分布若干个排水支管16(本实施例中为4个,且各层同心环形结构的凹部设置的排水支管整体呈“十”字排布),排水支管16最后汇流到排水总管a和排水总管b,排水总管a和排水总管b相通。这样在每个环状凹槽内水不断循环,从进水管2流入的高温电堆循环冷却水经过气泡换热后温度降低,并通过各个排水支管16流入排水总管a和排水总管b,最后排出。实现了对循环冷却水的冷却和对进气的加湿加热。
Claims (8)
1.一种高效燃料电池加湿器,其特征在于,包括盛水罐,该盛水罐顶部有排气管和进水管,底部有进气管和排水管;所述的盛水罐内部安装有曝气气囊;所述的盛水罐液面有浮子和与其连接的杠杆;所述盛水罐的排水管端口有手动流量调节阀并与浮子相连接。
2.根据权利要求1所述的一种高效燃料电池加湿器,其特征在于,所述的曝气气囊底部和盛水罐底面紧密结合,所述进气管通过盛水罐底部直接连通曝气气囊。
3.根据权利要求1或2所述的一种高效燃料电池加湿器,其特征在于,所述的曝气气囊为具有细小微孔的三元乙丙橡胶材质的曝气气囊,其结构为凹凸的同心环状结构。
4.根据权利要求3所述的一种高效燃料电池加湿器,其特征在于,所述的曝气气囊呈多个凹凸的同心环状,每两个环状气囊之间的凹部具有均布的若干个排水支管,各个排水支管汇流于排水总管,由一个排水总管口排水,所述的若干个排水支管和排水总管组成所述排水管。
5.根据权利要求4所述的一种高效燃料电池加湿器,其特征在于,所述的排水总管的排水口处具有手动流量调节阀。
6.根据权利要求1所述的一种高效燃料电池加湿器,其特征在于,所述的盛水罐液面高度大于曝气气囊的高度,液面上有浮子。
7.根据权利要求1或6所述的一种高效燃料电池加湿器,其特征在于,所述的浮子与以嵌入盛水罐壁内部的密封球状物作为支点的杠杆一端连接,杠杆的另一端通过球铰与杆件连接,杆件的另一端通过球铰与手动流量调节阀的手柄连接。
8.根据权利要求1所述的一种高效燃料电池加湿器,其特征在于,所述的盛水罐为具有保温材质填充的密封罐。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201420098055.6U CN203774400U (zh) | 2014-03-05 | 2014-03-05 | 一种高效燃料电池加湿器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201420098055.6U CN203774400U (zh) | 2014-03-05 | 2014-03-05 | 一种高效燃料电池加湿器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN203774400U true CN203774400U (zh) | 2014-08-13 |
Family
ID=51291554
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201420098055.6U Expired - Lifetime CN203774400U (zh) | 2014-03-05 | 2014-03-05 | 一种高效燃料电池加湿器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN203774400U (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105150380A (zh) * | 2015-10-22 | 2015-12-16 | 常胜 | 一种发泡器 |
CN112701334A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-23 | 上海韵量新能源科技有限公司 | 电堆中膜电极阴阳极颠倒的诊断方法 |
CN112952148A (zh) * | 2019-12-11 | 2021-06-11 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种燃料电池加湿控制装置 |
-
2014
- 2014-03-05 CN CN201420098055.6U patent/CN203774400U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105150380A (zh) * | 2015-10-22 | 2015-12-16 | 常胜 | 一种发泡器 |
CN105150380B (zh) * | 2015-10-22 | 2018-01-12 | 常胜 | 一种发泡器 |
CN112952148A (zh) * | 2019-12-11 | 2021-06-11 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种燃料电池加湿控制装置 |
CN112952148B (zh) * | 2019-12-11 | 2023-09-19 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种燃料电池加湿控制装置 |
CN112701334A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-23 | 上海韵量新能源科技有限公司 | 电堆中膜电极阴阳极颠倒的诊断方法 |
CN112701334B (zh) * | 2020-12-25 | 2023-03-21 | 上海韵量新能源科技有限公司 | 电堆中膜电极阴阳极颠倒的诊断方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106935886A (zh) | 一种气体加湿设备 | |
CN101577342B (zh) | 一种带单体电池增湿区的燃料电池 | |
CN107908209B (zh) | 一种燃料电池测试平台及其温湿度控制系统 | |
CN100508265C (zh) | 露点增湿器及相关气体的温度控制 | |
CN203839462U (zh) | 一种燃料电池的散热系统 | |
JP6190523B2 (ja) | 流体交換膜モジュール | |
CN208753435U (zh) | 一种用于燃料电池的双极板 | |
CN203774400U (zh) | 一种高效燃料电池加湿器 | |
CN100495796C (zh) | 自增湿微型热动自循环冷却质子交换膜燃料电池系统 | |
CN109361002A (zh) | 一种大功率燃料电池测试台用增湿器 | |
US20070257384A1 (en) | External gas humidifier for fuel cell | |
CN101165952A (zh) | 一种用于大功率pem燃料电池测试台的湿化技术和湿化系统 | |
MXPA03007454A (es) | Humidificacion de corrientes de reactivo en celdas de combustible. | |
CN108091910B (zh) | 一种用于燃料电池的多孔介质增湿器 | |
CN210926173U (zh) | 一种燃料电池气体外用增温加湿器 | |
CN209045687U (zh) | 一种大功率燃料电池测试台用增湿器 | |
CN215184096U (zh) | 一种用于燃料电池发动机的氢气水汽分离装置 | |
CN207834460U (zh) | 一种氢燃料电池的尾气回收利用装置 | |
CN216488174U (zh) | 一种小功率燃料电池测试台用增湿系统 | |
CN110911713A (zh) | 一种大功率燃料电池用曝气增湿装置 | |
CN102403521A (zh) | 燃料电池用储液净化一体化装置及燃料电池液体冷却系统 | |
CN206992227U (zh) | 一种气体加湿设备 | |
CN101834299A (zh) | 一种用于燃料电池电源的增湿装置 | |
CN113363531A (zh) | 一种氢燃料电池氢气加湿系统 | |
CN106129437A (zh) | 一种圆形智能燃料电池加湿器及其加湿方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CX01 | Expiry of patent term | ||
CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20140813 |