一种燃料电池增湿系统技术方案

本发明专利技术提供一种燃料电池增湿系统，其包括：水箱，水箱隔板下部为储水空间，水箱隔板的上方设置有双流体喷射器，双流体喷射器具有水进口、与储水空间连通；水箱上一侧设置有压缩空气入口，压缩空气从压缩空气入口进入水箱隔板的上部空间，双流体喷射器具有空气进口；水和压缩空气在双流体喷射器中被混合并被排出至上部空间中，水箱上还设置有压缩空气出口；且双流体喷射器能够根据压缩空气出口的空气湿度调节进入双流体喷射器中的水的流量大小。本发明专利技术能够有效地对压缩空气进行加湿作用，并能够有效地根据空气的湿度调节水流量的大小，对进入燃料电池的反应气体的湿度进行及时调节，喷射雾化质量高且能够对喷雾湿度进行调节，加工工艺简单。

A humidification system for fuel cell

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池增湿系统
本专利技术涉及燃料电池
，具体涉及一种燃料电池增湿系统。
技术介绍
质子交换膜电池是一种通过与氧或其它氧化剂进行化学反应将燃料的化学能转化为电能的发电系统。在质子交换膜燃料电池工作时，电池中的质子都是要通过质子交换膜传导。具体地说是以一种水合质子的方式进行质子传递，从而形成电流。因此，为了保证质子交换膜燃料电池能够用正常工作，必须要使燃料电池的质子交换膜保持湿润。同时，在燃料电池工作过程中，会产生大量的热量，很容易将阴极区域产生的水汽化，反应气体快速流动，会带走这些水分，使得燃料电池的膜电极失水导致燃料电池的内阻迅速增加，从而导致电池的性能急剧下降。因此，在反应气体参与反应前，需要对反应气体进行增湿处理。对质子交换膜增湿是质子交换膜燃料电池的关键技术。目前，质子交换膜燃料电池增湿的方法主要有内增湿和外增湿两种方式。内增湿就是将增湿系统和燃料电池设计成一个整体，无需外加增湿装置，增湿可以认为是在电池的内部进行。这种增湿的方法可以减少质子交换膜电池的重量和体积。但同时难以对反应气体进行湿度控制，如果增湿过量将会导致电堆被水淹没，从而使得电池的性能下降。外增湿就是在质子交换膜燃料电池外部配置一个增湿系统，在反应气体进入燃料电池之前进行增湿。目前，采用外部增湿的方式有很多种，例如超声波雾化增湿，中空纤维增湿法、鼓包式增湿法等。但这些设备往往结构复杂，成本较高，增湿效率不高且不能及时调节。由于现有技术中的燃料电池增湿系统难以对进入燃料电池的反应气体的湿度进行及时调节的缺点。因此本专利技术研究设计出一种可以对反应气体的湿度进行实时控制的燃料电池增湿系统。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的燃料电池增湿系统存在难以对进入燃料电池的反应气体的湿度进行及时调节的缺陷，从而提供一种燃料电池增湿系统。为了解决上述问题，本专利技术提供一种燃料电池增湿系统，其包括：水箱，所述水箱内部设置有水箱隔板，所述水箱隔板下部为储水空间，所述水箱隔板的上方设置有双流体喷射器，所述双流体喷射器具有水进口、与所述储水空间连通，以容许所述储水空间中的水被通入所述双流体喷射器中；所述水箱上一侧设置有压缩空气入口，压缩空气从所述压缩空气入口进入所述水箱隔板的上部空间，所述双流体喷射器具有空气进口，以容许所述压缩空气被通入所述双流体喷射器中；水和压缩空气在所述双流体喷射器中被混合并被排出至所述上部空间中，所述水箱上还设置有压缩空气出口；且所述双流体喷射器能够根据所述压缩空气出口的空气湿度调节进入所述双流体喷射器中的水的流量大小。优选地，还包括驱动控制模块，所述驱动控制模块与所述双流体喷射器电连接；和/或，所述水箱顶部还设置有冷凝水加注口；和/或，所述水箱隔板上还设置有容许所述水箱隔板上的水流入所述储水空间中的进水孔；和/或，还包括冷凝水管路，所述冷凝水管路一端连通至所述储水空间中、另一端与所述双流体喷射器连通。优选地，所述压缩空气出口处设置有湿度传感器，所述驱动控制模块还与所述湿度传感器电连接；和/或，在所述储水空间中还设置有高液位传感器和低液位传感器，且所述高液位传感器和所述低液位传感器分别与所述驱动控制模块电连接。优选地，在所述冷凝水管路上还设置有去离子器、冷凝水压缩泵和冷凝水过滤器中的至少一个。优选地，所述双流体喷射器包括喷射器外壳和涡流发生器，所述涡流发生器的至少部分位于所述喷射器外壳的内部，所述涡流发生器内部具有空气通道，所述空气通道的一端为所述空气进口，所述涡流发生器与所述喷射器外壳之间为容许水进入的容水空间，所述涡流发生器的底部与所述喷射器外壳的内壁之间形成涡流室，通过所述空气通道流下的空气和通过所述容水空间流下的水在所述涡流室中混合。优选地，所述涡流发生器的底部外壁形成为朝向下方外径逐渐减小的第一锥面结构，所述喷射器外壳的内壁下端也形成为朝向下方外径逐渐减小的第二锥面结构，所述第一锥面结构与所述第二锥面结构相匹配设置；且在所述第一锥面结构上还朝向延伸地设置有至少一个涡流槽，从下往上看，所述涡流槽不经过所述涡流发生器的中心轴线，且至少两个的所述涡流槽的偏转方向相一致。优选地，所述涡流发生器的外壁为沿轴线方向不等径的结构，使得所述涡流发生器的外壁与所述喷射器外壳的内壁之间形成的容水空间包括容积空间较大的第一容水空间和容积空间较小的第二容水空间；和/或，在所述喷射器外壳的底端内部还具有喷射孔，所述喷射孔与所述涡流室连通。优选地，所述第一容水空间位于所述第二容水空间的上方，且所述第二容水空间为通过在所述涡流发生器的外壁开设切平面、并通过所述切平面与所述喷射器外壳的内壁之间形成。优选地，所述双流体喷射器还包括电磁驱动部件和入水接头，所述电磁驱动部件包括筒形主体，所述筒形主体内部具有容置空间，所述容置空间中设置能在其中沿轴向运动的运动活塞，所述入水接头与所述筒形主体连接，且所述运动活塞内部设置有沿轴向开设的轴向通道和沿径向开设的径向通道，所述运动活塞能够运动使得所述轴向通道与所述容水空间连通、同时所述径向通道与所述入水接头的内部通道连通，使得水通过所述内部通道、所述径向通道和所述轴向通道依次进入所述容水空间中。优选地，所述电磁驱动部件还包括设置于所述筒形主体外部的电磁部件、以及设置于所述筒形主体内部且位于所述运动活塞的轴向一端的弹性部件，所述容水空间位于所述运动活塞的轴向另一端，所述电磁部件能够驱动所述运动活塞朝着所述弹性部件的方向运动以关闭所述径向通道与所述内部通道的连通，所述弹性部件产生的弹性力朝向所述容水空间以打开所述径向通道与所述内部通道的连通。本专利技术提供的一种燃料电池增湿系统具有如下有益效果：本专利技术通过设置水箱，并在水箱中设置水箱隔板，使得在水箱隔板的下部形成储水空间以储存冷凝水，水箱隔板的上部形成放置双流体喷射器的上部空间，并通过双流体喷射器从储水空间吸入水、同时从压缩空气入口吸入压缩空气，并在双流体喷射器中混合并排出，能够有效地对压缩空气进行加湿作用，并且通过双流体喷射器能够有效地根据空气的湿度调节水流量的大小，有效地对进入燃料电池的反应气体的湿度进行及时调节，喷射雾化质量高且能够对喷雾湿度进行调节，所采用的双流体喷射器能够使压缩空气与冷凝水进行充分混合增湿，并且价格便宜、加工工艺简单。附图说明图1是本专利技术一种采用双流体喷射器的燃料电池用增湿系统的结构图；图2是本专利技术一种采用双流体喷射器的燃料电池用增湿系统的双流体喷射器4的剖视图；图3是本专利技术一种采用双流体喷射器的燃料电池用增湿系统中涡流发生器4.1.2的轴测图；图4是本专利技术一种采用双流体喷射器的燃料电池用增湿系统中涡流发生器4.1.2的主视图。附图标记表示为：1、水箱；2、压缩空气管路；31、高液位传感器；32、低液位传感器；4、双流体喷射器；5、驱动控制模块；6、湿度传感器；7、冷凝水管路；8、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池增湿系统，其特征在于：包括：/n水箱(1)，所述水箱(1)内部设置有水箱隔板(9)，所述水箱隔板(9)下部为储水空间(101)，所述水箱隔板(9)的上方设置有双流体喷射器(4)，所述双流体喷射器(4)具有水进口、与所述储水空间(101)连通，以容许所述储水空间(101)中的水被通入所述双流体喷射器(4)中；所述水箱(1)上一侧设置有压缩空气入口(11)，压缩空气从所述压缩空气入口(11)进入所述水箱隔板(9)的上部空间(102)，所述双流体喷射器(4)具有空气进口，以容许所述压缩空气被通入所述双流体喷射器(4)中；水和压缩空气在所述双流体喷射器(4)中被混合并被排出至所述上部空间中，所述水箱(1)上还设置有压缩空气出口(12)；且所述双流体喷射器(4)能够根据所述压缩空气出口(12)的空气湿度调节进入所述双流体喷射器(4)中的水的流量大小。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池增湿系统，其特征在于：包括：
水箱(1)，所述水箱(1)内部设置有水箱隔板(9)，所述水箱隔板(9)下部为储水空间(101)，所述水箱隔板(9)的上方设置有双流体喷射器(4)，所述双流体喷射器(4)具有水进口、与所述储水空间(101)连通，以容许所述储水空间(101)中的水被通入所述双流体喷射器(4)中；所述水箱(1)上一侧设置有压缩空气入口(11)，压缩空气从所述压缩空气入口(11)进入所述水箱隔板(9)的上部空间(102)，所述双流体喷射器(4)具有空气进口，以容许所述压缩空气被通入所述双流体喷射器(4)中；水和压缩空气在所述双流体喷射器(4)中被混合并被排出至所述上部空间中，所述水箱(1)上还设置有压缩空气出口(12)；且所述双流体喷射器(4)能够根据所述压缩空气出口(12)的空气湿度调节进入所述双流体喷射器(4)中的水的流量大小。


2.根据权利要求1所述的燃料电池增湿系统，其特征在于：
还包括驱动控制模块(5)，所述驱动控制模块(5)与所述双流体喷射器(4)电连接；和/或，所述水箱(1)顶部还设置有冷凝水加注口(13)；和/或，所述水箱隔板(9)上还设置有容许所述水箱隔板(9)上的水流入所述储水空间中的进水孔(91)；和/或，还包括冷凝水管路(7)，所述冷凝水管路(7)一端连通至所述储水空间(101)中、另一端与所述双流体喷射器(4)连通；和/或，还包括压缩空气管路(2)，所述压缩空气管路(2)一端连通至所述压缩空气入口(11)中、另一端与所述双流体喷射器(4)连通。


3.根据权利要求2所述的燃料电池增湿系统，其特征在于：
所述压缩空气出口(12)处设置有湿度传感器(6)，所述驱动控制模块(5)还与所述湿度传感器(6)电连接；和/或，在所述储水空间(101)中还设置有高液位传感器(31)和低液位传感器(32)，且所述高液位传感器(31)和所述低液位传感器(32)分别与所述驱动控制模块(5)电连接。


4.根据权利要求2所述的燃料电池增湿系统，其特征在于：
在所述冷凝水管路(7)上还设置有去离子器(8)、冷凝水压缩泵(10)和冷凝水过滤器(11)中的至少一个。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的燃料电池增湿系统，其特征在于：
所述双流体喷射器(4)包括喷射器外壳(4.1)和涡流发生器(4.1.2)，所述涡流发生器(4.1.2)的至少部分位于所述喷射器外壳(4.1)的内部，所述涡流发生器(4.1.2)内部具有空气通道(4.1.5)，所述空气通道(4.1.5)的一端为所述空气进口，所述涡流发生器(4.1.2)与所述喷射器外壳(4.1.1)之间为容许水进入的容水空间，所述涡流发生器(4.1.2)的底部与所述喷射器外壳(4.1.1)的内壁之间形成涡流室(4.1.3)，通过所述空气通道(4.1.5)流下的空气和通过所述容水空间流下的水在所述涡流室(4.1.3)中混合。


6.根据权利要求5所述的燃料电池增湿系统，其特征在于：
所述涡流发...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亮，袁蕴超，王利生，沈润，王海峰，
申请(专利权)人：浙江锋源氢能科技有限公司，锋源新创科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33