CN214313269U - 一种氢燃料电池气体加湿器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及氢燃料电池车辆和氢能利用技术领域，公开了一种氢燃料电池气体加湿器，包括第一盖板、干气进气底板、质子交换膜、湿气进气底板、第二盖板和固定螺栓，所述第一盖板外壁开设有被加湿气出口和干气进口，所述第二盖板外壁开设有高湿气进口和低湿气出口，所述干气进气底板和湿气进气底板外壁开设有若干个螺旋流道，所述干气进气底板外壁设置有交换气孔。本实用新型中，干燥气体和潮湿气体分别从干气进口和高湿气进口处进入加湿器内，饱和湿气体经过湿气进气底板外壁设置的螺旋流道，被加湿后的气体最终聚集到螺旋流道的中心位置，从第一盖板的出气口流出，综上完成加湿操作，通过气体传递进行加湿，不需要任何额外的电力或热量。

Description

一种氢燃料电池气体加湿器

技术领域

本实用新型属于氢燃料电池车辆和氢能利用技术领域，具体为一种氢燃料电池气体加湿器。

背景技术

氢能具有燃烧热值高、发电效率高、清洁无污染、储运便捷、来源广泛、利用形式多、安全性能好等诸多优点，是一种良好的能源载体。而化石能源作为不可再生能源正日益枯竭，为此，世界各国已广泛开始氢能源研究，并积极实现氢能源产业化，尤其是加速应用于汽车产业领域；

利用燃料电池技术，氢气和氧气通过电化学反应直接转化成电能和水，不排放污染物。燃料电池汽车是新能源汽车的重要组成部分，近年来，我国高度重视新能源汽车产业发展。其中，氢燃料电池以及氢燃料电池车是重要的发展方向，并以此形成各自的产业配套、商业应用模式等。我国氢能汽车产业产值有望突破万亿元大关，燃料电池电堆在反应过程中，质子交换膜需维持一定的湿度以保证较高的反应效率，因此要求反应介质需携带一定量的水蒸气进入电堆，这一步通常需要通过增湿器来实现；

燃料电池的性能是由质子交换膜的H+传导能力决定的，如果燃料电池运行过程中，湿度过低，会导致H+传导能力下降，进一步影响燃料电池的性能和寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：为了解决现有技术中燃料电池的性能是由质子交换膜的H+传导能力决定的，如果燃料电池运行过程中，湿度过低，会导致H+传导能力下降，进一步影响燃料电池的性能和寿命的问题，提供一种氢燃料电池气体加湿器。

本实用新型采用的技术方案如下：一种氢燃料电池气体加湿器，包括第一盖板、干气进气底板、质子交换膜、湿气进气底板、第二盖板、固定螺栓、第一密封圈、第二密封圈、第三密封圈和第四密封圈，所述第一盖板外壁开设有被加湿气出口和干气进口，所述第二盖板外壁开设有高湿气进口和低湿气出口，所述干气进气底板和湿气进气底板外壁开设有若干个螺旋流道，所述干气进气底板外壁设置有交换气孔。

在一优选的实施方式中，所述第一盖板位于干气进气底板左侧，所述干气进气底板位于质子交换膜左侧，所述质子交换膜位于湿气进气底板左侧，所述湿气进气底板位于第二盖板左侧。

在一优选的实施方式中，所述干气进气底板和湿气进气底板结构相同，方向相反。

在一优选的实施方式中，所述质子交换膜为固体聚合物电解质。

在一优选的实施方式中，所述交换气孔最外圈与高湿气进口连通，所述交换气孔最内圈与低湿气出口连通。

在一优选的实施方式中，所述第一盖板、干气进气底板、湿气进气底板和第二盖板外壁均开设有若干个螺纹孔，且位置相同。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型中，饱和湿气体经过湿气进气底板外壁设置的螺旋流道，充分润湿质子交换膜，向质子交换膜传送大量的水汽和热量，传送后的其余部分的气体最终聚集到螺旋流道的中心位置，从第二盖板上的湿气出口处流出，干气经过干气进气底板外壁设置的螺旋流道，充分获取从质子交换膜传递过来的水汽和热量，被加湿后的气体最终聚集到螺旋流道的中心位置，从第一盖板的出气口流出，综上完成加湿操作，通过气体传递进行加湿，不需要任何额外的电力或热量。

附图说明

图1为本实用新型一种氢燃料电池气体加湿器的结构示意简图；

图2为本实用新型一种氢燃料电池气体加湿器中干气进气底板的结构示意图；

图3为本实用新型一种氢燃料电池气体加湿器中第一盖板的结构示意图；

图4为本实用新型一种氢燃料电池气体加湿器中第二盖板的结构示意图。

图中标记：1-第一盖板、2-干气进气底板、3-质子交换膜、4-湿气进气底板、5-第二盖板、6-固定螺栓、7-螺旋流道、8-交换气孔、9-被加湿气出口、10-干气进口、11-高湿气进口、12-低湿气出口、13-第一密封圈、14-第二密封圈、15-第三密封圈、16-第四密封圈。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1-4，一种氢燃料电池气体加湿器，包括第一盖板1、干气进气底板2、质子交换膜3、湿气进气底板4、第二盖板5、固定螺栓6、第一密封圈13、第二密封圈14、第三密封圈15和第四密封圈16，第一盖板1和干气进气底板2之间设有第一密封圈13，干气进气底板2和质子交换膜3之间设有第二密封圈14，第二盖板5与湿气进气底板4之间设有第四密封圈16，湿气进气底板4和质子交换膜3之间设有第三密封圈15，以上防止气体泄露，第一盖板1、干气进气底板2、湿气进气底板4和第二盖板5外壁均开设有若干个螺纹孔，且位置相同，通过螺栓将第一盖板1、干气进气底板2、质子交换膜3、湿气进气底板4和第二盖板5进行固定，第一盖板1位于干气进气底板2左侧，干气进气底板2位于质子交换膜3左侧，质子交换膜3位于湿气进气底板4左侧，湿气进气底板4位于第二盖板5左侧，干气进气底板2和湿气进气底板4结构相同，方向相反，质子交换膜3为固体聚合物电解质，具有化学稳定性和热稳定性好、电压降低、电导率高、机械强度高等优点，可在强酸、强碱、强氧化剂介质和高温等苛刻条件下使用，第一盖板1外壁开设有被加湿气出口9和干气进口10，第二盖板5外壁开设有高湿气进口11和低湿气出口12，交换气孔8最外圈与高湿气进口11连通，交换气孔8最内圈与低湿气出口12连通，干气进气底板2和湿气进气底板4外壁开设有若干个螺旋流道7，干气进气底板2外壁设置有交换气孔8，干燥气体和潮湿气体分别从干气进口10和高湿气进口12处进入加湿器内，饱和湿气体经过湿气进气底板4外壁设置的螺旋流道7，充分润湿质子交换膜3，向质子交换膜3传送大量的水汽和热量，传送后的其余部分的气体最终聚集到螺旋流道3的中心位置，由于质子交换膜3只传递水分和热量，所以该部分气体从第二盖板5上的低湿气出口12流出，水汽和热量被质子交换膜3吸收后穿过膜片，将热量和水分传递给干燥气体侧，干燥气体经过螺旋流道7后被充分湿润，被湿润后的气体最终聚集到螺旋流道7的中心位置，从第一盖板1上的被加湿气出口9处流出，完成加湿操作。

工作原理：干燥气体和潮湿气体分别从干气进口10和高湿气进口12处进入加湿器内，饱和湿气体经过湿气进气底板4外壁设置的螺旋流道7，充分润湿质子交换膜3，向质子交换膜3传送大量的水汽和热量，传送后的其余部分的气体最终聚集到螺旋流道3的中心位置，从第二盖板上的湿气出口处流出，干气经过干气进气底板外壁设置的螺旋流道，充分获取从质子交换膜3传递过来的水汽和热量，被加湿后的气体最终聚集到螺旋流道的中心位置，从第一盖板1的出气口流出，综上完成加湿操作，通过气体传递进行加湿，不需要任何额外的电力或热量。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种氢燃料电池气体加湿器，包括第一盖板(1)、干气进气底板(2)、质子交换膜(3)、湿气进气底板(4)、第二盖板(5)、固定螺栓(6)、第一密封圈(13)、第二密封圈(14)、第三密封圈(15)和第四密封圈(16)，其特征在于：所述第一盖板(1)外壁开设有被加湿气出口(9)和干气进口(10)，所述第二盖板(5)外壁开设有高湿气进口(11)和低湿气出口(12)，所述干气进气底板(2)和湿气进气底板(4)外壁开设有若干个螺旋流道(7)，所述干气进气底板(2)外壁设置有交换气孔(8)。

2.如权利要求1所述的一种氢燃料电池气体加湿器，其特征在于：所述第一盖板(1)位于干气进气底板(2)左侧，所述干气进气底板(2)位于质子交换膜(3)左侧，所述质子交换膜(3)位于湿气进气底板(4)左侧，所述湿气进气底板(4)位于第二盖板(5)左侧。

3.如权利要求1所述的一种氢燃料电池气体加湿器，其特征在于：所述干气进气底板(2)和湿气进气底板(4)结构相同，方向相反。

4.如权利要求1所述的一种氢燃料电池气体加湿器，其特征在于：所述质子交换膜(3)为固体聚合物电解质。

5.如权利要求1所述的一种氢燃料电池气体加湿器，其特征在于：所述交换气孔(8)最外圈与高湿气进口(11)连通，所述交换气孔(8)最内圈与低湿气出口(12)连通。

6.如权利要求1所述的一种氢燃料电池气体加湿器，其特征在于：所述第一盖板(1)、干气进气底板(2)、湿气进气底板(4)和第二盖板(5)外壁均开设有若干个螺纹孔，且位置相同。

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