本发明专利技术公开了一种氢燃料电池堆湿度调控装置，涉及燃料电池技术领域，包括空压机、中冷器和雾化器，其中空压机、中冷器、雾化器依次连通，电堆出口还设有气水分离器，中冷器和雾化器通过管道一连通，中冷器出口端和气水分离器之间设有混合腔，中冷器出口端与混合腔入口端之间连通并设有第一开关阀，混合腔出口端与雾化器入口端之间连通并设有比例阀和第一单向阀，气水分离器与混合腔之间连通并设有第二单向阀，其中，雾化器出口端设有湿度传感器，混合腔设有出口管路并在出口管路上设有第二开关阀，本发明专利技术具有结构简单操作方便，能快速对空气增湿且能自由调节湿度的特点。气增湿且能自由调节湿度的特点。气增湿且能自由调节湿度的特点。
【技术实现步骤摘要】
一种氢燃料电池堆湿度调控装置及其控制方法
[0001]本专利技术涉及燃料电池堆加湿
，具体涉及一种氢燃料电池堆湿度调控装置及其控制方法。
技术介绍
[0002]质子交换膜燃料电池是一种多物理场耦合的非线性复杂系统，其中，质子交换膜对反应气体的湿度具有一定的要求，湿度过高会出现水淹现象，湿度过低会出现膜干现象，质子交换膜燃料电池经常出现水淹和膜干现象会导致系统的耐久性降低，工作性能受影响，甚至缩短使用寿命。
[0003]其中水淹会降低催化层活性、加快材料的腐蚀和催化剂的流失、减少活性面积，甚至出现液态水在气体流道内集聚，导致气体流通不畅，严重影响质子交换膜燃料电池的运行、性能。在质子交换膜燃料电池中质子传导需要水分子作为载体，故膜干发生时质子传导率会大幅下降，影响电池正常运行。
[0004]现有的燃料电池增湿方法包括通过水让气体冒泡、通过透水性介质进行水交换、在吸附剂表面（焓轮）进行水交换等，这些增湿方案虽然对燃料电池测试平台增湿性能有所提升，但存在不可控增湿度的缺点。
技术实现思路
[0005]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种氢燃料电池堆湿度调控装置及其控制方法。
[0006]为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种氢燃料电池堆湿度调控装置，包括空压机、中冷器、雾化器和气水分离器，其中空压机、中冷器、雾化器、电堆和气水分离器依次连通，中冷器和雾化器通过管道一连通，雾化器通过管道二与电堆连通，电堆和气水分离器通过管道三连通，中冷器出口端和气水分离器之间设有混合腔，中冷器出口端与混合腔入口端之间通过管道六连通并设有第一开关阀，混合腔出口端与雾化器入口端之间通过管道七连通并设有比例阀和第一单向阀，气水分离器与混合腔之间通过管道四连通并设有第二单向阀，其中，雾化器出口端设有湿度传感器，混合腔设有管道五并在管道五上设有第二开关阀。
[0007]在上述技术方案的基础上，第一开关阀控制管道六通断。
[0008]在上述技术方案的基础上，比例阀为液压比例阀，比例阀控制水路的流量大小。
[0009]在上述技术方案的基础上，管道一为水气混合管道。
[0010]在上述技术方案的基础上，空压机入口端连接有过滤器。
[0011]在上述技术方案的基础上，第一单向阀、第二单向阀为液压单向阀，用来防止管路中的水介质倒流。
[0012]在上述技术方案的基础上，雾化器为空气压缩式雾化器，用于将混合腔中的液态水雾化成雾状微粒给空气加湿。
[0013]在上述技术方案的基础上，混合腔用于收集气水分离器分离的液态水并导入雾化器中。
[0014]在上述技术方案的基础上，管道六、管道七选用气体管道、液体管道或水气混合管道中的一种或任意两个组合在上述技术方案的基础上，一种氢燃料电池堆的湿度调控装置的控制方法，该方法包括以下步骤：步骤一、收集电堆运行产生的水：电堆启动后，通过打开第二开关阀，关闭第一开关阀，关闭比例阀，使气水分离器的压力高于混合腔，气水分离器过滤出来的水因为压力差通过第二单向阀进入混合腔；步骤二、对电堆进行增湿：关闭第二开关阀，打开第一开关阀，打开比例阀，使混合腔的压力高于雾化器前端压力，混合腔中的水通过比例阀和第一单向阀流入雾化器；步骤三、调节湿度：判断湿度传感器采集的数据W是否处于所需湿度范围内，如果是，第二开关阀、第一开关阀和比例阀维持当前频率与开度，如果不是，判断湿度传感器采集的数据W是否大于所需湿度范围，如果是，减小比例阀开度，如果不是，增大比例阀开度，并重复上述步骤调节湿度，直到湿度传感器采集的数据W处于所需湿度范围内。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：（1）本专利技术中的一种氢燃料电池堆湿度调控装置与现有技术相比，结构简单操作方便，能快速对空气增湿且能自由、高频地调节湿度，调节系统反应迅速精确，增湿效果明显。
[0016]（2）本专利技术中的一种氢燃料电池堆湿度调控装置增设混合腔，可作为反应水收集器和水汽混合室，体积小结构紧凑非常适合氢燃料电池堆的系统集成设计。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例中一种氢燃料电池堆湿度调控装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例中一种氢燃料电池堆湿度调控装置控制方法的原理框图。
具体实施方式
[0018]以下结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细说明。
[0019]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0020]在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
[0021]应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第
一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”。
[0022]在本专利技术的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0023]参见图1所示本专利技术实施例中一种氢燃料电池堆湿度调控装置的结构示意图，包括空压机、中冷器、雾化器和气水分离器，其中空压机、中冷器、雾化器、电堆和气水分离器依次连通，中冷器和雾化器通过管道一连通，雾化器通过管道二与电堆连通，电堆和气水分离器通过管道三连通，中冷器出口端和气水分离器之间设有混合腔，中冷器出口端与混合腔入口端之间通过管道六连通并设有第一开关阀，混合腔出口端与雾化器入口端之间通过管道七连通并设有比例阀和第一单向阀，气水分离器与混合腔之间通过管道四连通并设有第二单向阀，其中，雾化器出口端设有湿度传感器，混合腔设有管道五并在管道五上设有第二开关阀。
[0024]中冷器出口端与混合腔入口端之间通过水路管道连通，第一开关阀控制管道通断。中冷器出口端设有支路管道即管道六与混合腔连接，用于连通中冷器和混合腔，当该支路管道打开时使得中冷器和混合腔压力相等，压缩空气进入混合腔内后经比例阀再进入雾化器，是空气湿度增加，达到调节控制的目的。
[0025]混合腔出口端与雾化器入口端之间通过管道七本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种氢燃料电池堆湿度调控装置，包括空压机、中冷器、雾化器和气水分离器，其中空压机、中冷器、雾化器、电堆和气水分离器依次连通，其特征在于：所述中冷器和雾化器通过管道一连通，雾化器通过管道二与电堆连通，电堆和气水分离器通过管道三连通，中冷器出口端和气水分离器之间设有混合腔，中冷器出口端与混合腔入口端之间通过管道六连通并设有第一开关阀，混合腔出口端与雾化器入口端之间通过管道七连通并设有比例阀和第一单向阀，气水分离器与混合腔之间通过管道四连通并设有第二单向阀，其中，雾化器出口端设有湿度传感器，混合腔设有管道五并且管道五设有第二开关阀。2.如权利要求1所述的一种氢燃料电池堆的湿度调控装置，其特征在于：所述第一开关阀控制管道六通断。3.如权利要求1所述的一种氢燃料电池堆湿度调控装置，其特征在于：所述比例阀为液压比例阀，比例阀控制水路的流量大小。4.如权利要求1所述的一种氢燃料电池堆湿度调控装置，其特征在于：所述管道一为水气混合管道。5.如权利要求1所述的一种氢燃料电池堆湿度调控装置，其特征在于：所述空压机入口端连接有过滤器。6.如权利要求1所述的一种氢燃料电池堆湿度调控装置，其特征在于：所述第一单向阀、第二单向阀为液压单向阀，用来防止管路中的水介质倒流。7.如权利要求1所述的一种氢...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢庆文，全琎，全欢，叶麦克，熊荧，全书海，
申请(专利权)人：海亿新能湖北科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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