CN210897484U - 一种大功率燃料电池曝气增湿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大功率燃料电池曝气增湿装置，属于燃料电池领域。主要技术方案如下：一种大功率燃料电池曝气增湿装置，包括密闭容器、排水管、循环水泵、电加热器、温度控制器、逆止阀、出气管；所述的密闭容器内自上而下设置淋水器、上部填料、下部填料、曝气装置，所述的下部填料和曝气装置置于去离子水中，所述的曝气装置连接进气管，密闭容器的下方连接补水控制阀、循环水泵和排水管，所述的密闭容器、循环水泵、电加热器、逆止阀依次连接形成回路，所述密闭容器的上方连接出气管。本实用新型可将反应气快速达到要求的温度和湿度，利用常规器件构造曝气增湿装置，经济性良好。

Description

一种大功率燃料电池曝气增湿装置

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，具体涉及一种大功率燃料电池曝气增湿装置。

背景技术

燃料电池是一种清洁、高效、长寿命的发电装置。燃料电池与常规的发电技术相比，在效率、安全性、可靠性、灵活性、清洁性、操作性能等方面有很大的优势，应用前景十分广阔。作为燃料电池中的一种，质子交换膜燃料电池还具有操作温度低、比能量高、使用寿命长、响应速度快以及无电解质泄漏等优点，在国防、能源、交通、环保、通讯等方面都有很好的应用前景。在质子交换膜燃料电池运行过程中，阴极进气(空气)的湿度控制是最重要的环节之一。

在目前实际应用中，为燃料电池反应气增湿的增湿器主要以下几种，膜增湿器：通过水分在膜中的扩散对气体增湿；焓轮增湿器：通过焓轮干湿转换增湿；喷淋增湿：通过给反应气加热、喷雾；鼓泡增湿：反应气通过装有加热的液态水以及底部放有玻璃珠的容器进行增湿。

膜增湿器具有结构紧凑、低压降等特点，其典型结构包括湿板、聚合物膜和扩散层、以及干板，其中干板上的流动通道用于干气体的流通和增湿，湿板上有增湿通道。膜材料透水、但不透气，它一侧与湿板接触，另外一侧是由弹性、导电、透气材料制成的扩散层。但是，膜增湿器存在密封和承压问题，因为聚合物膜遇水溶胀，膜在干-湿态之间的反复溶胀-收缩，会导致与密封面脱离，从而发生渗漏；另外，聚合物膜是有机材料，易于变形，且耐压能力差，在使用过程中可能会在气压的作用下发生破裂。

升温增湿是指将反应气通过水温控制鼓泡器进行增湿、又称鼓泡增湿；鼓泡器是指装有液态水以及底部放有玻璃珠的容器，进气通过直管直接通到容器的底部，与可增大蒸发面积的小球接触，最后通过液面上的另一个管道排出接近饱和的气体。这种增湿方法的优点是设备见到，工艺过程简便，在小流量时能到得到很高的湿度、缺点是温度和湿度很难精确控制，当电池快速启动或负载突然大幅度变化时，增湿不能及时与之同步响应，另外，大流量时，气体经过盛水容器鼓泡后带出过多的液态水，造成升水容器出口液态水的聚集。

实用新型内容

为克服燃料电池鼓泡增湿器很难用于大功率燃料电池问题，本实用新型提供一种大功率燃料电池曝气增湿装置。主要技术方案如下：一种大功率燃料电池曝气增湿装置，包括密闭容器、排水管、循环水泵、电加热器、温度控制器、逆止阀、出气管；

所述的密闭容器内自上而下设置淋水器、上部填料、下部填料、曝气装置，所述的下部填料和曝气装置置于去离子水中，所述的曝气装置连接进气管，密闭容器的下方连接补水控制阀、循环水泵和排水管，所述的密闭容器、循环水泵、电加热器、逆止阀依次连接形成回路，所述密闭容器的上方连接出气管，所述的补水控制阀通过液位计连接密闭容器，所述的电加热器连接温度控制器。

进一步的，所述的上部填料、下部填料的材料为纤维、金属烧结、石墨或陶瓷。

进一步的，所述的排水管为废液排放口。

本实用新型的有益效果如下：

1)本实用新型可将反应气快速达到要求的温度和湿度；

2)本实用新型巧妙的利用常规器件构造曝气增湿装置，经济性良好；

3)本实用新型解决了曝气增湿可用于大功率燃料电池反应气增湿的问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

其中：1、密闭容器，2、上部填料，3、液位计，4、进气管，5、补水控制阀，6、排水管，7、循环水泵，8、电加热器，9、温度传感器，10、逆止阀，11、出气管，12、淋水器，13、下部填料，14、曝气装置，15、去离子水。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明和解释。

如图1所示，一种大功率燃料电池曝气增湿装置，包括密闭容器1、排水管6、循环水泵7、电加热器8、温度控制器9、逆止阀10、出气管11；所述的密闭容器1内自上而下设置淋水器12、上部填料2、下部填料13、曝气装置14，所述的下部填料13和曝气装置14置于去离子水15中，所述的曝气装置14连接进气管4，密闭容器1的下方连接补水控制阀5、循环水泵7和排水管6，所述的密闭容器1、循环水泵7、电加热器8、逆止阀10依次连接形成回路，所述密闭容器1的上方连接出气管11，所述的补水控制阀5通过液位计3连接密闭容器1，所述的电加热器8连接温度控制器9。所述的上部填料2、下部填料13的材料为纤维。所述的排水管6为废液排放口。

本实用新型的使用方法如下：在燃料电池反应气氢气或空气由进气管4进入密闭容器1，由曝气装置14曝气后进入去离子水15中增湿换热，然后经过下部填料13和上部填料2于其中的去离子水15进一步增湿换热后达到温度湿度要求后由出气管11排出。其中去离子水15由循环水泵7提供循环动力，经过电加热器8加热，温度控制器9控制电加热器8加热去离子水15的温度，加热后的去离子水15经过逆止阀10进入容器1，通过淋水器12均匀淋水到上部填料2，将上部填料2润湿后，流到密闭容器1的下部。

上述实施例只是用于对本实用新型的举例和说明，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围内。

Claims (3)

1.一种大功率燃料电池曝气增湿装置，其特征在于，包括密闭容器(1)、排水管(6)、循环水泵(7)、电加热器(8)、温度控制器(9)、逆止阀(10)、出气管(11)；

所述的密闭容器(1)内自上而下设置淋水器(12)、上部填料(2)、下部填料(13)、曝气装置(14)，所述的下部填料(13)和曝气装置(14)置于去离子水(15)中，所述的曝气装置(14)连接进气管(4)，密闭容器(1)的下方连接补水控制阀(5)、循环水泵(7)和排水管(6)，所述的密闭容器(1)、循环水泵(7)、电加热器(8)、逆止阀(10)依次连接形成回路，所述密闭容器(1)的上方连接出气管(11)，所述的补水控制阀(5)通过液位计(3)连接密闭容器(1)，所述的电加热器(8)连接温度控制器(9)。

2.如权利要求1所述的大功率燃料电池曝气增湿装置，其特征在于，所述的上部填料(2)、下部填料(13)的材料为纤维、石墨或陶瓷。

3.如权利要求1所述的大功率燃料电池曝气增湿装置，其特征在于，所述的排水管(6)为废液排放口。

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