CN219591446U - 一种燃料电池相对湿度快速控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于燃料电池技术领域，公开了一种燃料电池相对湿度快速控制装置。包括手阀、过滤器、减压阀、气动球阀、湿气流量控制器、增湿系统、湿气过热器、增湿湿度计、增湿压力表、增湿温度计、干气流量控制器、干气过热器、干气湿度计、干气压力表、干气温度计、混气湿度计、混气压力表、混气温度计。本实用新型通过氢气/空气流量控制控制干气和湿气不同的流量，并控制湿气的露点温度，不同比例的干湿气混合来快速调整氢气/空气进堆的湿度，同时控制进堆的气体温度，从而实现快速调整气体湿度，可保证相对湿度快速、精确控制。

Description

一种燃料电池相对湿度快速控制装置

技术领域

本实用新型属于燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池相对湿度快速控制装置。

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。

膜电极组件(MEA)是燃料电池系统的核心组件，主要由GDL、CL和PEM组成。水管理对于PEMFC的性能至关重要，液态水的积聚会导致反应气体的传递受阻影响电池性能，而过于干燥条件下，质子交换膜及催化层的离子聚合物的质子电导率下降，同样会导致电池性能下降。为了使PEMFC保持合适的湿度，会对进气进行加湿，目前对相对湿度控制主要采用加热模式，此种方法控制范围小，精度差，响应时间慢；对有些控制范围广，精度要求高，相应时间快的实验是不适用的，所以对相对湿度的快速控制是至关重要的。

实用新型内容

针对上述不足，本发明提供一种燃料电池相对湿度快速控制装置，装置可以通过氢气/空气流量控制控制干气和湿气不同的流量，还可通过各种测量仪器显示及控制湿气的露点温度、进堆的气体温度，从而做到快速调整气体湿度的效果。

本实用新型的上述目的是通过以下技术方案实现的：一种燃料电池相对湿度快速控制装置，包括手阀、过滤器、减压阀、气动球阀、湿气流量控制器、增湿系统、湿气过热器、增湿湿度计、增湿压力表、增湿温度计、干气流量控制器、干气过热器、干气湿度计、干气压力表、干气温度计、混气湿度计、混气压力表、混气温度计；其中在主路上依次设有手阀、过滤器、减压阀、气动球阀a、湿气流量控制器、增湿系统、湿气过热器、增湿湿度计、增湿压力表、增湿温度计、气动球阀b、混气湿度计、混气压力表、混气温度计，在气动球阀a和湿气流量控制器间的主路上另设有一支路，支路另一端连接气动球阀b与混气湿度计间的主路，支路上依次设有干气流量控制器、干气过热器、干气湿度计、干气压力表、干气温度计、气动球阀c。

所述增湿系统具体包括反应气入口、雾化增湿器、雾化喷嘴、压力传感器、湿度传感器、燃料电池电堆、换热器、去离子水源、开关阀A、开关阀B、循环泵、膨胀水箱、加热器A、温度传感器A、排水罐、增压泵、加热器B、止回阀、温度传感器B，其中反应气入口直连雾化增湿器一端，雾化增湿器另一端连有燃料电池电堆，雾化增湿器上方设有雾化喷嘴，有一去离子水源连接雾化喷嘴，在去离子水源连接雾化喷嘴的管路上依次设有开关阀B、增压泵、加热器B、温度传感器B、止回阀，去离子水源另通过开关阀A连有一条循环管路，循环管路上依次设有循环泵、加热器A、温度传感器A、雾化增湿器内的换热器、膨胀水箱，在开关阀B和增压泵间另设有一管路连接雾化增湿器，该管路上设有排水罐，雾化增湿器上还设有压力传感器和湿度传感器。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：本实用新型通过氢气/空气流量控制控制干气和湿气不同的流量，并控制湿气的露点温度，不同比例的干湿气混合来快速调整氢气/空气进堆的湿度，同时控制进堆的气体温度，从而实现快速调整气体湿度，可保证相对湿度快速、精确控制。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步说明

图1是本实用新型燃料电池相对湿度快速控制装置结构示意图；

图2是本实用新型燃料电池相对湿度快速控制装置增湿系统结构示意图。

图中1.手阀；2.过滤器；3减压阀；4.气动球阀a；5.湿气流量控制器；6.增湿系统；7.湿气过热器；8.增湿湿度计；9.增湿压力表；10.增湿温度计；11.气动球阀b；12.干气流量控制器；13.干气过热器；14.干气湿度计；15.干气压力表；16.干气温度计；17.气动球阀c；18.混气湿度计；19.混气压力表；20.混气温度计；601.反应气入口；602.雾化增湿器；603.雾化喷嘴；604.压力传感器；605.湿度传感器；606.燃料电池电堆；607.换热器；608.去离子水源；609.开关阀A；610.开关阀B；611.循环泵；612.膨胀水箱；613.加热器A；614.温度传感器A；615.排水罐；616.增压泵；617.加热器B；618.止回阀；619.温度传感器B。

具体实施方式

下面通过具体实施例详述本实用新型，但不限制本实用新型的保护范围。如无特殊说明，本实用新型所采用的实验方法均为常规方法，所用实验器材、材料、试剂等均可从商业途径获得。

实施例1

一种燃料电池相对湿度快速控制装置，其特征在于，包括手阀1、过滤器2、减压阀3、气动球阀、湿气流量控制器5、增湿系统6、湿气过热器7、增湿湿度计8、增湿压力表9、增湿温度计10、干气流量控制器12、干气过热器13、干气湿度计14、干气压力表15、干气温度计16、混气湿度计18、混气压力表19、混气温度计20；其中在主路上依次设有手阀1、过滤器2、减压阀3、气动球阀a4、湿气流量控制器5、增湿系统6、湿气过热器7、增湿湿度计8、增湿压力表9、增湿温度计10、气动球阀b11、混气湿度计18、混气压力表19、混气温度计20，在气动球阀a4和湿气流量控制器5间的主路上另设有一支路，支路另一端连接气动球阀b11与混气湿度计18间的主路，支路上依次设有干气流量控制器12、干气过热器13、干气湿度计14、干气压力表15、干气温度计16、气动球阀c17。

所述增湿系统6包括反应气入口601、雾化增湿器602、雾化喷嘴603、压力传感器604、湿度传感器605、燃料电池电堆606、换热器607、去离子水源608、开关阀A609、开关阀B610、循环泵611、膨胀水箱612、加热器A613、温度传感器A614、排水罐615、增压泵616、加热器B617、止回阀618、温度传感器B619，其中反应气入口601直连雾化增湿器602一端，雾化增湿器602另一端连有燃料电池电堆606，雾化增湿器602上方设有雾化喷嘴603，有一去离子水源608连接雾化喷嘴603，在去离子水源608连接雾化喷嘴603的管路上依次设有开关阀B610、增压泵616、加热器B617、温度传感器B619、止回阀618，去离子水源608另通过开关阀A609连有一条循环管路，循环管路上依次设有循环泵611、加热器A613、温度传感器A614、雾化增湿器602内的换热器607、膨胀水箱612，在开关阀B610和增压泵616间另设有一管路连接雾化增湿器602，该管路上设有排水罐615，雾化增湿器602上还设有压力传感器604和湿度传感器605。

燃料电池相对湿度快速控制装置的使用方法为：空气通过手阀1、过滤器2、减压阀3后，一路增湿，湿气流量控制器5控制湿气流量，经过增湿系统6增湿，增湿后的气体通过湿气过热器7防凝结，增湿后的湿气的湿度、压力和温度通过增湿湿度计8、增湿压力表9、增湿温度计10读取，通过气动球阀b11与干气混合；干气的流量通过干气流量控制器12控制，干气通过干气过热器13初步调节相对湿度后，干气的湿度、压力和温度通过干气湿度计14、干气压力表15、干气温度计16读取，通过气动球阀c17后与湿气混合，干气和湿气的混合比通过混合后的湿度设定后自动计算，从而达到快速增湿目的。

以上所述实施方式仅为本实用新型的优选实施例，而并非本实用新型可行实施的全部实施例。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本实用新型原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (2)

1.一种燃料电池相对湿度快速控制装置，其特征在于，包括手阀(1)、过滤器(2)、减压阀(3)、气动球阀、湿气流量控制器(5)、增湿系统(6)、湿气过热器(7)、增湿湿度计(8)、增湿压力表(9)、增湿温度计(10)、干气流量控制器(12)、干气过热器(13)、干气湿度计(14)、干气压力表(15)、干气温度计(16)、混气湿度计(18)、混气压力表(19)、混气温度计(20)；其中在主路上依次设有手阀(1)、过滤器(2)、减压阀(3)、气动球阀a(4)、湿气流量控制器(5)、增湿系统(6)、湿气过热器(7)、增湿湿度计(8)、增湿压力表(9)、增湿温度计(10)、气动球阀b(11)、混气湿度计(18)、混气压力表(19)、混气温度计(20)，在气动球阀a(4)和湿气流量控制器(5)间的主路上另设有一支路，支路另一端连接气动球阀b(11)与混气湿度计(18)间的主路，支路上依次设有干气流量控制器(12)、干气过热器(13)、干气湿度计(14)、干气压力表(15)、干气温度计(16)、气动球阀c(17)。

2.根据权利要求1所述的燃料电池相对湿度快速控制装置，其特征在于，所述增湿系统(6)包括反应气入口(601)、雾化增湿器(602)、雾化喷嘴(603)、压力传感器(604)、湿度传感器(605)、燃料电池电堆(606)、换热器(607)、去离子水源(608)、开关阀A(609)、开关阀B(610)、循环泵(611)、膨胀水箱(612)、加热器A(613)、温度传感器A(614)、排水罐(615)、增压泵(616)、加热器B(617)、止回阀(618)、温度传感器B(619)，其中反应气入口(601)直连雾化增湿器(602)一端，雾化增湿器(602)另一端连有燃料电池电堆(606)，雾化增湿器(602)上方设有雾化喷嘴(603)，有一去离子水源(608)连接雾化喷嘴(603)，在去离子水源(608)连接雾化喷嘴(603)的管路上依次设有开关阀B(610)、增压泵(616)、加热器B(617)、温度传感器B(619)、止回阀(618)，去离子水源(608)另通过开关阀A(609)连有一条循环管路，循环管路上依次设有循环泵(611)、加热器A(613)、温度传感器A(614)、雾化增湿器(602)内的换热器(607)、膨胀水箱(612)，在开关阀B(610)和增压泵(616)间另设有一管路连接雾化增湿器(602)，该管路上设有排水罐(615)，雾化增湿器(602)上还设有压力传感器(604)和湿度传感器(605)。