一种应用于燃料电池的鼓泡增湿装置制造方法及图纸

一种应用于燃料电池的鼓泡增湿装置，属于燃料电池领域。本实用新型专利技术包括进气管、换热管、曝气头、电加热器和出气管，进气管将反应气引入到密闭容器内，密闭容器底部装有液体，密闭容器顶部留有空间，换热管、曝气头和电加热器完全置于液体中，电加热器加热液体，反应气通过换热管与液体进行换热，反应气经过曝气头进入到液体中，随即进入密闭容器顶部的空间中，换热加湿后的反应气由出气管排出。本实用新型专利技术巧妙的利用常规器件构造鼓泡增湿器，经济性良好，可将反应气快速达到要求的温度和湿度。

A Bubbling Humidifying Device for Fuel Cells

The utility model relates to a bubbling humidifying device applied to fuel cells, which belongs to the field of fuel cells. The utility model comprises an intake pipe, a heat exchange pipe, an aeration head, an electric heater and an outlet pipe. The intake pipe introduces the reaction gas into the closed container, the bottom of the closed container is filled with liquid, the top of the closed container has space, the heat exchange pipe, an aeration head and an electric heater are completely placed in the liquid, the liquid is heated by an electric heater, and the reaction gas is exchanged with the liquid through the heat exchange pipe, and the reaction gas passes through the liquid. The aeration head enters the liquid, and then enters the space at the top of the closed container. The reaction gas after heat exchange and humidification is discharged from the outlet pipe. The utility model ingeniously uses conventional devices to construct a bubbling humidifier, which has good economy and can quickly meet the required temperature and humidity of the reaction gas.

【技术实现步骤摘要】
一种应用于燃料电池的鼓泡增湿装置
本技术涉及燃料电池领域，具体涉及一种燃料电池反应的增湿技术。
技术介绍
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。一方面，如果空气湿度过低，会造成质子交换膜脱水或者干枯，膜的质子传导能力与其含水量(润湿状态)关系密切，当膜处于良好的润湿状态时，才具有高的质子传导能力，膜的干枯会导致质子传导能力的下降，膜电阻增加，欧姆损失增加，电池性能下降；同时机械强度降低，严重时将会导致膜破裂，使氢气和氧气混合，发生爆炸。另一方面，如果空气湿度过高，会造成电池内部积水过多，导致电极中的催化剂被水腌渍，反应活性降低，并且还会在流道和扩散层中形成气、液两相流，造成局部阻塞，使气体传质过程受阻，反应气体供应不足，造成燃料电池的输出性能下降，影响电池运行。因此，燃料电池反应气体的湿度控制，特别是空气湿度控制在质子交换膜燃料电池运行中至关重要，是重要的控制环节之一。在目前实际应用中，为燃料电池进气增湿的增湿器主要有两种，一种是膜增湿器，通过水分在膜中的扩散对气体增湿，另一种是焓轮增湿器，通过焓轮增湿。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客气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简单，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，当电池快速启动活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。
技术实现思路
为克服燃料电池鼓泡增湿器控制温度和湿度不精确的问题，本技术提供一种鼓泡增湿器可以有效控制气体温度和湿度。本技术解决技术问题采用的技术方案为：鼓泡增湿器包括进气管、换热管、曝气头、电加热器和出气管，进气管将反应气引入到密闭容器内，密闭容器底部装有液体，密闭容器顶部留有空气，换热管、曝气头和电加热器完全置于液体中，电加热器加热液体，反应气通过换热管与液体进行换热，反应气经过曝气头进入到液体中，随即进入密闭容器顶部的空气中，换热加湿后的反应气由出气管排出。本技术的有益效果：(1)本技术可将反应气快速达到要求的温度和湿度；(2)本技术实用巧妙的利用常规器件构造鼓泡增湿器，经济性良好。附图说明图1为鼓泡增湿器第一个实施例的结构简图。图2为鼓泡增湿器第二个实施例的结构简图。如图所示，1.进气管Ⅰ，2.密闭容器，3.换热管，4.曝气头，5.电加热器，6.液体，7.出气管，8.进气管Ⅱ，9进气管Ⅲ。具体实施方式实施例1进气管Ⅰ1一端位于密闭容器2外部，裸露在空气中，进气管Ⅰ1另一端位于密闭容器2内部液体6内与换热管3和曝气头4顺次连接，曝气头4位于密闭容器2底部，换热器位于密闭容器2一侧，出气管7一端位于密闭容器2内部液体6液面上方空间中，另一端位于密闭容器2外部空气中。实施例2进气管由进气管Ⅱ8和进气管Ⅲ9组成，进气管Ⅱ8设在密闭容器2内部，其一端与换热管3连接，另一端位于液体6的液面上方空间中；进气管Ⅲ9的一端与密闭容器2底部的曝气头4连接，另一端设在密闭容器2外部；进气管Ⅱ8、换热管3和出气管7顺次连接，出气管7一端与换热管3一端相连位于密闭容器2内部液体6内，另一端位于密闭容器2外部空气中。上面对本技术具体实施方式作了详细说明，但是本技术并不限于上述实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本技术构思的前提下作出各种变化。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于燃料电池的鼓泡增湿装置，其特征是，鼓泡增湿器包括进气管、密闭容器(2)、换热管(3)、曝气头(4)、电加热器(5)、液体(6)、出气管(7)，进气管一端与换热管(3)连接，另一端设在密闭容器(2)外部，在密闭容器(2)底部设有曝气头(4)，在密闭容器(2)的一侧设有电加热器(5)密闭容器(2)顶部留有空气，换热管(3)、曝气头(4)和电加热器(5)完全置于液体(6)中，密闭容器(2)设有出气管(7)。

【技术特征摘要】
1.一种应用于燃料电池的鼓泡增湿装置，其特征是，鼓泡增湿器包括进气管、密闭容器(2)、换热管(3)、曝气头(4)、电加热器(5)、液体(6)、出气管(7)，进气管一端与换热管(3)连接，另一端设在密闭容器(2)外部，在密闭容器(2)底部设有曝气头(4)，在密闭容器(2)的一侧设有电加热器(5)密闭容器(2)顶部留有空气，换热管(3)、曝气头(4)和电加热器(5)完全置于液体(6)中，密闭容器(2)设有出气管(7)。2.根据权利要求1所述一种应用于燃料电池的鼓泡增湿装置，其特征是，所述进气管为进气管Ⅰ(1)，进气管Ⅰ(1)一端位于密闭容器(2)外部，裸露在空气中，进气管Ⅰ(1)另一端位于密闭容器(2)内部液体(6)内与换热管(3)和曝气头(4)顺次连接，出气管(7)一端位于密闭容器(2)内部液体(6)液面...

【专利技术属性】
技术研发人员：高鹏，董义文，刘艳喜，汤庆，李明磊，
申请(专利权)人：大连锐格新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁,21