CN218957788U - 燃料电池增湿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及气体增湿技术领域，具体地说，涉及燃料电池增湿装置，包括气泡头，设于增湿罐的一端内且浸没于液体中；循环管道，一端与增湿罐的一端相连通，另一端与增湿罐的另一端相连通；水泵，设于循环管道处；第一电磁阀，设于增湿罐的进水管处；第二电磁阀，设于增湿罐的出水管处；气泡头与进气管相连接；通过气泡头的设置，气体自气泡头流入液体时呈多个分散的气泡状，增加了气体与液体的接触面积；通过循环管道和水泵的设置，实现对气体的二次增湿，提高了对气体进行增湿的效果，进而提高对燃料电池增湿的效果；将增湿罐放置于工厂或车间，增湿罐通过出气管直接向周围环境排出增湿后的气体，实现调节工厂或车间环境的湿度的作用。

Description

燃料电池增湿装置

技术领域

本实用新型涉及气体增湿技术领域，具体地说，涉及燃料电池增湿装置。

背景技术

燃料电池电堆在运行过程中，质子交换膜的含水率对电堆的性能及运行寿命起到关键性作用，在质子交换膜含水率较低时，就不能有效地传导质子，电堆的性能就会有所下降，长时间运行有可能会导致质子交换膜损坏，最终会导致燃料电池电堆损坏，无法正常工作；不过当含水量过高时也会影响电堆性能，致使质子交换膜出现水淹现象，使得燃料电池电堆无法高功率拉载，燃料电池系统同样也无法正常工作。

燃料电池电堆在刚刚组装完成后，质子交换膜是需要在相对湿度的状态下进行活化的，在对燃料电池电堆进行测试过程中同时也需要调节不同的湿度，关注不同的质子交换膜对湿度的敏感性。

部分工厂、车间对湿度也有相应的要求，增加空气增湿设备来实现空间内部的湿度调节，满足实际工作状态下对湿度的要求。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了燃料电池增湿装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：

燃料电池增湿装置，其包括，

气泡头，设于增湿罐的一端内且浸没于液体中；

循环管道，一端与所述增湿罐的一端相连通，另一端与所述增湿罐的另一端相连通；

水泵，设于所述循环管道处以实现将所述液体自所述增湿罐的一端运输至所述增湿罐的另一端；

第一电磁阀，设于所述增湿罐的进水管处；

第二电磁阀，设于所述增湿罐的出水管处；

其中，所述气泡头与进气管相连接；所述进水管和所述出水管均连接于所述水泵相对于所述增湿罐一侧的所述循环管道处。

作为优选，所述增湿罐的另一端内设有与所述循环管道的另一端相连接的花洒。

作为优选，所述循环管道处设有换热器以实现对所述液体温度的调节。

作为优选，还包括安装孔和加热棒，

所述安装孔设于所述增湿罐的侧壁处；

所述加热棒浸没于所述液体中且通过所述安装孔固定于所述增湿罐内；

其中，所述加热棒的数量至少为一个。

作为优选，还包括通孔和至少一个隔板，

所述隔板固定安装于所述增湿罐内且浸没于所述液体中；

所述通孔设于所述隔板上且数量为多个。

作为优选，还包括测量管道和液位传感器，

所述测量管道设于所述增湿罐外且一端连接于所述增湿罐的一端处，另一端连接于所述增湿罐的另一端处；

所述液位传感器设于所述测量管道处以实现对所述增湿罐内的所述液体的液位进行测量。

作为优选，还包括第一气体流量控制器和第三电磁阀，

所述第一气体流量控制器和所述第三电磁阀均设于所述进气管处。

作为优选，所述出气管处设有气体温度传感器、第二气体流量控制器、气体湿度传感器和管外壁温度传感器。

作为优选，所述增湿罐处设有罐体温度传感器和罐内水温传感器。

作为优选，还包括第一压力传感器、第二压力传感器和液体温度传感器，

所述第一压力传感器和所述第二压力传感器分设于所述水泵两侧的所述循环管道处；

所述液体温度传感器设于所述循环管道的另一端处。

本实用新型至少具备以下有益效果：

1、在气泡头的设置下，使得气体自气泡头流入液体时呈多个分散的小气泡状，从而增加了气体与液体的接触面积，提高了对气体进行增湿的效率。

2、通过循环管道和水泵的设置，能够实现对气体的二次增湿，有效提高了对气体进行增湿的效果，相应地提高了对燃料电池进行增湿的效果。

3、在换热器的作用下，能够较佳地调节自循环管道的另一端流入增湿罐中的液体的温度，进而改变增湿罐的另一端的水汽量，进而能够对气体的湿度实现调节，从而能够满足燃料电池对不同气体的湿度的要求。

4、将增湿罐放置于工厂或车间，增湿罐通过出气管直接向周围环境排出增湿后的气体，能够实现调节工厂或车间环境的湿度的作用。

附图说明

图1为本申请中燃料电池增湿装置的示意图；

图2为本申请中隔板的示意图。

附图中各数字标号所指代的部位名称如下：

100、增湿罐；101、安装孔；102、加热棒；103、隔板；104、罐体温度传感器；105、罐内水温传感器；110、气泡头；120、循环管道；121、水泵；122、花洒；123、换热器；124、进水口；125、出水口；126、第一压力传感器；127、第二压力传感器；128、液体温度传感器；130、进水管；131、第一电磁阀；140、出水管；141、第二电磁阀；150、进气管；151、第一气体流量控制器；152、第三电磁阀；160、出气管；161、气体温度传感器；162、管外壁温度传感器；163、第二气体流量控制器；164、气体湿度传感器；170、测量管道；171、液位传感器；210、通孔。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本实用新型进行解释而并非限定。

如图1所示，本实施例提供了燃料电池增湿装置，其包括，

气泡头110，设于增湿罐100的一端内且浸没于液体中；

循环管道120，一端与所述增湿罐100的一端相连通，另一端与所述增湿罐100的另一端相连通；

水泵121，设于所述循环管道120处以实现将所述液体自所述增湿罐100的一端运输至所述增湿罐100的另一端；

第一电磁阀131，设于所述增湿罐100的进水管130处；

第二电磁阀141，设于所述增湿罐100的出水管140处；

其中，所述气泡头110与进气管150相连接；所述进水管130和所述出水管140均连接于所述水泵121相对于所述增湿罐100一侧的所述循环管道120处。

本实施例中，增湿罐100中的液体为去离子水；增湿罐100的出气管160与燃料电池相连接；

使用时，首先将第一电磁阀131打开，将第二电磁阀141关闭，使得通过进水管130向增湿罐100内加入一定量的液体，之后，将第一电磁阀131和第二电磁阀141均关闭；再通过进气管150向增湿罐100内加入气体，在此过程中，气体自增湿罐100的一端也即气泡头110处进入增湿罐100中，使得气体与液体相接触，从而实现在气体自增湿罐100的一端流向增湿罐100的另一端的过程中对气体进行增湿，当气体到达增湿罐100的另一端处时再通过出气管160通入燃料电池，实现对燃料电池的增湿目的；

进一步地将水泵121启动，使得水泵121将液体自增湿罐100的一端通过循环管道120输送至增湿罐100的另一端，最终自循环管道120的另一端重新流入增湿罐100内，使得与处于增湿罐100一端处的液体分离后流向增湿罐100另一端的气体再次与液体相接触，进一步提高对气体增湿的效果，进而提高了对燃料电池进行增湿的效果；

将增湿罐100放置于工厂或车间，增湿罐100通过出气管160直接向周围环境排出增湿后的气体，能够实现调节工厂或车间环境的湿度的作用。

需要说明的是，在气泡头110的设置下，使得气体自气泡头110流入液体时呈多个分散的小气泡状，从而增加了气体与液体的接触面积，提高了对气体进行增湿的效率。

值得一提的是，通过循环管道120和水泵121的设置，能够实现对气体的二次增湿，有效提高了对气体进行增湿的效果，相应地提高了对燃料电池进行增湿的效果。

本实施例中，所述增湿罐100的另一端内设有与所述循环管道120的另一端相连接的花洒122。

通过本实施例中花洒122的设置，使得自循环管道120的另一端进入增湿罐100中的液体能够在花洒122的作用下呈分散式水滴的形式落入增湿罐100中，能够有效地增加处于增湿罐100的另一端处的气体与液体的接触面积，进一步提高对气体进行二次增湿的效果。

本实施例中，所述循环管道120处设有换热器123以实现对所述液体温度的调节。

本实施例中，换热器123具有进水口124和出水口125。

通过本实施例中换热器123的设置，当向进水口124通入热水时，热水会与循环管道120内的液体进行换热，热水换热后温度降低自出水口125流出，液体换热后温度升高并进入增湿罐100的另一端，由于液体的温度较高，使得增湿罐100的另一端处具有大量水汽，故而能够升高气体的湿度；当向进水口124通入冷水时，冷水会与循环管道120内的液体进行换热，冷水换热后温度升高自出水口125流出，液体换热后温度降低并进入增湿罐100的另一端，由于液体的温度较低，使得增湿罐100的另一端处的水汽减少，故而能够减低气体的湿度。

需要说明的是，在换热器123的作用下，能够较佳地调节自循环管道120的另一端流入增湿罐100中的液体的温度，进而改变增湿罐100的另一端的水汽量，进而能够对气体的湿度实现调节，从而能够满足燃料电池对不同气体的湿度的要求。

本实施例中，还包括安装孔101和加热棒102，

所述安装孔101设于所述增湿罐100的侧壁处；

所述加热棒102浸没于所述液体中且通过所述安装孔101固定于所述增湿罐100内；

其中，所述加热棒102的数量至少为一个。

通过本实施例中加热棒102的设置，能够较佳地实现对增湿罐100内的液体的加热，从而提高液体的流动性，进而提高对气体的增湿效果；进一步的，由于液体的温度升高了，进而能够相应地提高增湿罐100的另一端的水汽，提高了对气体进行增湿的效率。

需要说明的是，加热棒102可沿增湿罐100的高度方向布设也可沿增湿罐100的周向方向布设，相邻的两个加热棒102的间距可以是相同的也可以是不同的，即加热棒102的布设方式可以是规则的也可以是不规则的，只要能够起到对液体进行加热的效果即可；但加热棒102的设置高度不应高于增湿罐100的三分之二，也即增湿罐100中液体的液位不应高于增湿罐100的三分之二，在满足对气体进行增湿作用的同时，避免加热棒102出现干烧的情况造成加热棒102的损坏。

结合图2所示，本实施例中，还包括通孔210和至少一个隔板103，

所述隔板103固定安装于所述增湿罐100内且浸没于所述液体中；

所述通孔210设于所述隔板103上且数量为多个。

通过本实施例中隔板103和通孔210的设置，一方面隔板103能够对液体中的气体起到阻挡的作用，使得气体不会很快与液体分离，实现增加气体在液体中的时间即增加气体与液体的接触时间，提高对气体的增湿效果；另一方面气体只能够通过通孔210朝向增湿罐100的另一端的方向移动，通过多个通孔210的设置，能够进一步对气体进行分散，增加气体与液体的接触面积，提高对气体进行增湿的效果。

需要说明的是，隔板103与加热棒102可以是间隔设置也可以分区域设置。

值得一提的是，多个隔板103能够将液体分为多个增湿区间，使得气体在多个相邻的隔板103之间流动，进一步延长了气体与液体接触的时间，同时使得气体分散的效果更好，进一步增加了气体与液体的接触面积。

本实施例中，还包括测量管道170和液位传感器171，

所述测量管道170设于所述增湿罐100外且一端连接于所述增湿罐100的一端处，另一端连接于所述增湿罐100的另一端处；

所述液位传感器171设于所述测量管道170处以实现对所述增湿罐100内的所述液体的液位进行测量。

可以知晓的是，测量管道170中液体的液位与增湿罐100内液体的液位等高且能够实现同步移动，本实施例通过在测量管道170中设置液位传感器171，能够实时监测增湿罐100中液体的液位变化，从而能够较佳地判断对增湿罐100中的液体的供入或排出，进一步的，能够避免加热棒102出现干烧的情况。

本实施例中，还包括第一气体流量控制器151和第三电磁阀152，

所述第一气体流量控制器151和所述第三电磁阀152均设于所述进气管150处。

通过第一气体流量控制器151的设置，能够较佳地实现对供入增湿罐100中的气体的流量进行控制，从而满足燃料电池对不同的气体的流量的要求。

通过第三电磁阀152的设置，能够较佳地实现向增湿罐100中供入气体或停止向增湿罐100中供入气体。

本实施例中，所述出气管160处设有气体温度传感器161、第二气体流量控制器163、气体湿度传感器164和管外壁温度传感器162。

通过本实施例中的构造，能够通过气体温度传感器161实时监测出气管160中的气体的温度，通过第二气体流量控制器163实时监测出气管160中的气体的流量，通过气体湿度传感器164实时监测出气管160中的气体的湿度，通过管外壁温度传感器162实时监测出气管160的管壁的温度，从而能够较佳地根据需求对气体的温度、湿度和流量进行调节，满足不同的使用需要。

本实施例中，所述增湿罐100处设有罐体温度传感器104和罐内水温传感器105。

通过本实施例中的构造，能够通过罐体温度传感器104实时监测增湿罐100的罐体温度，通过罐内水温传感器105实时监测增湿罐100内液体的温度，进而更好地对增湿罐100内液体的温度进行调节。

本实施例中，还包括第一压力传感器126、第二压力传感器127和液体温度传感器128，

所述第一压力传感器126和所述第二压力传感器127分设于所述水泵121两侧的所述循环管道120处；

所述液体温度传感器128设于所述循环管道120的另一端处。

通过本实施例中的构造，第一压力传感器126和第二压力传感器127的设置一方面能够实时监测水泵121两侧处的循环管道120的水压，从而保证循环管道120和水泵121的安全使用，另一方面能够通过水压的实时监测对水泵121进行调节，实现增加或减少循环管道120中液体在换热器123中进行换热的时间，进一步实现对循环管道120内的液体的温度进行调节；

通过液体温度传感器128的设置，能够较佳地监测循环管道120的另一端内的液体的温度，从而能够根据需要对循环管道120中的液体的温度进行调节。

总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。

Claims (10)

1.燃料电池增湿装置，其特征在于：包括，

气泡头，设于增湿罐的一端内且浸没于液体中；

循环管道，一端与所述增湿罐的一端相连通，另一端与所述增湿罐的另一端相连通；

水泵，设于所述循环管道处以实现将所述液体自所述增湿罐的一端运输至所述增湿罐的另一端；

第一电磁阀，设于所述增湿罐的进水管处；

第二电磁阀，设于所述增湿罐的出水管处；

其中，所述气泡头与进气管相连接；所述进水管和所述出水管均连接于所述水泵相对于所述增湿罐一侧的所述循环管道处。

2.根据权利要求1所述的燃料电池增湿装置，其特征在于：所述增湿罐的另一端内设有与所述循环管道的另一端相连接的花洒。

3.根据权利要求1所述的燃料电池增湿装置，其特征在于：所述循环管道处设有换热器以实现对所述液体温度的调节。

4.根据权利要求1所述的燃料电池增湿装置，其特征在于：还包括安装孔和加热棒，

所述安装孔设于所述增湿罐的侧壁处；

所述加热棒浸没于所述液体中且通过所述安装孔固定于所述增湿罐内；

其中，所述加热棒的数量至少为一个。

5.根据权利要求1或4所述的燃料电池增湿装置，其特征在于：还包括通孔和至少一个隔板，

所述隔板固定安装于所述增湿罐内且浸没于所述液体中；

所述通孔设于所述隔板上且数量为多个。

6.根据权利要求4所述的燃料电池增湿装置，其特征在于：还包括测量管道和液位传感器，

所述测量管道设于所述增湿罐外且一端连接于所述增湿罐的一端处，另一端连接于所述增湿罐的另一端处；

所述液位传感器设于所述测量管道处以实现对所述增湿罐内的所述液体的液位进行测量。

7.根据权利要求1所述的燃料电池增湿装置，其特征在于：还包括第一气体流量控制器和第三电磁阀，

所述第一气体流量控制器和所述第三电磁阀均设于所述进气管处。

8.根据权利要求1所述的燃料电池增湿装置，其特征在于：出气管处设有气体温度传感器、第二气体流量控制器、气体湿度传感器和管外壁温度传感器。

9.根据权利要求1所述的燃料电池增湿装置，其特征在于：所述增湿罐处设有罐体温度传感器和罐内水温传感器。

10.根据权利要求3所述的燃料电池增湿装置，其特征在于：还包括第一压力传感器、第二压力传感器和液体温度传感器，

所述第一压力传感器和所述第二压力传感器分设于所述水泵两侧的所述循环管道处；

所述液体温度传感器设于所述循环管道的另一端处。

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