一种用于燃料电池测试系统的二流体加湿装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供的用于燃料电池测试系统的二流体加湿装置，包括：气体供给管、连接在气体供给管上的第一进气管和第二进气管，以及气体分布管和二流体喷枪；气体分布管上开设有若干气孔，气体分布管浸没在储液罐内的加湿液中，气体分布管与伸入加湿液的第一进气管连通；二流体喷枪的一端部具有第一流体进口和第二流体进口，另一端部设有喷嘴，第一流体进口与燃料电池测试系统的控温回路管出口端连通，第二流体进口与第二进气管连通，喷嘴伸入储液罐并朝向下方，喷嘴的喷雾区域笼罩在加湿液液面上，二流体喷枪喷出的雾化颗粒的粒径为30

【技术实现步骤摘要】
一种用于燃料电池测试系统的二流体加湿装置
[0001]分案申请声明本申请是2022年08月29日递交的专利技术名称为“一种燃料电池测试系统气体加湿装置及气体加湿方法”、申请号为202211036601.9的中国专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术属于燃料电池测试系统领域，具体涉及一种用于燃料电池测试系统的二流体加湿装置。

技术介绍

[0003]燃料电池(Fuel Cell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，质子交换膜燃料电池（PEMFC）做为燃料电池的一种，具有零排放、低噪声、高能量密度和高可靠性等优点，应用广泛，对质子交换膜燃料电池（PEMFC）而言，一个重要指标是膜的含水量，足够的膜含水量可以保证其具有较高的质子导电性，从而减小内阻，优化质子交换膜燃料电池（PEMFC）的电性能，为保持膜的含水量，需要对入堆的反应气体进行加湿。
[0004]现有加湿方式主要包括鼓泡加湿、喷淋加湿，鼓泡加湿是将气体通入加湿液，利用鼓泡产生搅拌，从而对气体加湿，但该方式会导致气体中含有尺寸为毫米级的液滴，难以对湿化气体的温度进行快速调节，入堆气体的温度误差通常在
±
2℃，入堆气体的湿度也难以调整；喷淋加湿大多只喷洒冷态的加湿液，受限于水泵性能，难以实现小流量高压力的喷淋，雾化效果较差，经过喷淋口的气体中存在尺寸为毫米级的液滴，且分布不均，容易导致燃料电池电堆水淹，通过加热器进行调节时，液滴汽化所需的能量高、耗时长，容易导致气体过湿或过热，湿化气体温度分布的均匀性差，加之调节过程中喷淋流量和加热器功率的波动都会造成较大的湿度变化，难以精准控制入堆气体的湿度。
[0005]为解决这一问题，市场上出现了采用鼓泡加湿和喷淋加湿的组合进行加湿的技术方案，如中国专利CN111525162B、CN202792334U就公开了这类加湿装置，但这类加湿装置大多局限在鼓泡加湿和喷淋加湿的简单叠加，鼓泡加湿和喷淋加湿之间没有关联，且喷淋加湿仍然采用单流体喷嘴，会产生额外的喷淋能耗（通常在3KW左右），雾化颗粒的尺寸在300μm以上，且分布不均匀，雾化效果不佳，导致湿化气体温度分布的均匀性差，温度调节的速度慢，湿度控制的精度低，在燃料电池测试系统变载时无法快速响应，入堆气体往往伴随有冷凝水产生或过干，入堆气体的温度误差通常在
±
2℃，湿度误差通常在
±
2%，难以满足入堆要求。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了克服现有技术的缺点，提供一种雾化颗粒的尺寸小、分布均匀性好的用于燃料电池测试系统的二流体加湿装置。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是，用于燃料电池测试系统的二流体加
湿装置，包括：气体供给管、连接在所述气体供给管上的第一进气管和第二进气管，以及气体分布管和二流体喷枪；所述气体分布管上开设有若干气孔，所述气体分布管浸没在储液罐内的加湿液中，所述气体分布管与伸入所述加湿液的第一进气管连通；所述二流体喷枪的一端部具有第一流体进口和第二流体进口，另一端部设有喷嘴，所述第一流体进口与燃料电池测试系统的控温回路管出口端连通，所述第二流体进口与所述第二进气管连通，所述喷嘴伸入所述储液罐并朝向下方，所述喷嘴的喷雾区域笼罩在加湿液液面上，所述二流体喷枪喷出的雾化颗粒的粒径为30
‑
60μm；所述第二进气管的气体流量大于所述第一进气管的气体流量。
[0008]优选地，所述气体分布管沿所述储液罐的横截面呈网格化分布。
[0009]优选地，所述第二进气管的气体流量大于所述第一进气管的气体流量的四倍。
[0010]进一步优选地，所述第二进气管的气体流量为所述气体供给管中气体总流量的93%
‑
97%。
[0011]优选地，所述二流体喷枪为美泰喷雾技术有限公司的TX系列双流体细雾喷枪。
[0012]优选地，所述第一流体进口和所述第二流体进口位于所述储液罐的外侧。
[0013]优选地，所述喷嘴上喷射口的轴心线与所述储液罐的轴心线相重合。
[0014]优选地，所述气体供给管上沿气体流向依次设有减压阀和第一压力变送器。
[0015]优选地，所述第一进气管上设有由第一流量计、电磁开关阀、比例调节阀组合而成的MFC控制单元。
[0016]优选地，所述第二进气管上沿气体流向依次设有第二流量计、调节阀、第二压力变送器。
[0017]由于上述技术方案运用，本专利技术提供的用于燃料电池测试系统的二流体加湿装置与现有技术相比具有下列优点：1.既能使一部分气体沿第一进气管流入气体分布管，以鼓泡的方式进行加湿；又能使另一部分气体沿第二进气管流入二流体喷枪，以喷雾的方式进行加湿，还能利用二流体喷枪将控温回路管中的加湿液转变为尺寸小（30
‑
60μm）、分布均匀的雾化颗粒。
[0018]2.由于通过鼓泡方式加湿的气体向上流动，而通过喷雾方式加湿的气体向下流动，能够使这两部分气体在加湿液液面的上方充分混合，从而使向上流动气体中残留的液滴吸附向下流动气体中的雾化颗粒，增大体积并下降析出，消除通过鼓泡方式加湿的气体中的液滴。
[0019]3.在雾化颗粒跟随气体向下流动时，还能够利用加湿液液面吸附其中一部分雾化颗粒，从而大幅减少混合后湿化气体中雾化颗粒的体积及数量，并增强其分布的均匀性。
附图说明
[0020]图1是本专利技术中燃料电池测试系统气体加湿装置的结构示意图。
[0021]图2是图1中气体分布管的俯视示意图。
[0022]其中：10.储液罐；11.出气口；12.加热机构；13.保温层；14.塔板；15.第一温度传感器；21.液位计；22.补液管路；23.排液管路；24.补液电磁阀；25.排液电磁阀；31.第二温度传感器；32.控温回路管；33.水泵；34.电加热器；35.板式换热器；351.冷却水管路；41.气体供给管；411.减压阀；412.第一压力变送器；42.第一进气管；421.MFC控制单元；43.第二
进气管；431.第二流量计；432.调节阀；433.第二压力变送器；51.气体分布管；511.气孔；52.二流体喷枪；521.第一流体进口；522.第二流体进口；523.喷嘴；524.喷射口；60.湿化气体输送管；61.管道伴热带；62.湿度传感器；63.第三温度传感器。
具体实施方式
[0023]下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述。
[0024]本专利技术描述的上下方向是指图1中的上下方向。
[0025]如图1和图2所示，本专利技术提供的燃料电池测试系统气体加湿装置，包括：储液罐10、液位控制单元、温度控制单元、供气单元、加湿单元，其中，储液罐10用于存储加湿液，储液罐10上设有用于通出湿化气体的出气口11和用于加热湿化气体的加热机构12，以及用于检测湿化气体温度的第一温度传感器15，出气口11位于储液罐10顶部椭圆形封头的中心，加热机构12为螺旋缠本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于燃料电池测试系统的二流体加湿装置，其特征在于，包括：气体供给管、连接在所述气体供给管上的第一进气管和第二进气管，以及气体分布管和二流体喷枪；所述气体分布管上开设有若干气孔，所述气体分布管浸没在储液罐内的加湿液中，所述气体分布管与伸入所述加湿液的第一进气管连通；所述二流体喷枪的一端部具有第一流体进口和第二流体进口，另一端部设有喷嘴，所述第一流体进口与燃料电池测试系统的控温回路管出口端连通，所述第二流体进口与所述第二进气管连通，所述喷嘴伸入所述储液罐并朝向下方，所述喷嘴的喷雾区域笼罩在加湿液液面上，所述二流体喷枪喷出的雾化颗粒的粒径为30
‑
60μm；所述第二进气管的气体流量大于所述第一进气管的气体流量。2.根据权利要求1所述的用于燃料电池测试系统的二流体加湿装置，其特征在于：所述气体分布管沿所述储液罐的横截面呈网格化分布。3.根据权利要求1所述的用于燃料电池测试系统的二流体加湿装置，其特征在于：所述第二进气管的气体流量大于所述第一进气管的气体流量的四倍。4.根据权利要求3所述的用于燃料电池测试系统的二流体加...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚风华，吴敏，徐彬，何宇浩，
申请(专利权)人：苏州市华昌能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：