本发明专利技术提供一种用于燃料电池电源的增湿装置，它包括一增湿容器，所述燃料电池的循环冷却水的出水管连接在所述增湿容器的顶部，所述增湿容器的底部连接所述燃料电池的循环冷却水的进水管；所述燃料电池的氧化剂的出气管连接在所述增湿容器的底部，所述燃料电池的氧化剂的入气管连接在所述增湿容器的顶部；所述循环冷却水在所述增湿容器中自上而下流动形成回路，所述氧化剂在所述增湿容器中向上流动形成回路；通过循环冷却水从所述燃料电池带出的热量在所述增湿容器中对氧化剂进行增湿，循环冷却水与进入燃料电池的氧化剂直接接触，合理利用燃料电池发电过程中产生的热量，降低冷却介质的消耗量以及对周边环境的热耗散，实现本发明专利技术的目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种燃料电池电源的增湿装置，特别涉及一种用于水冷却质子交换膜 燃料电池电源中对氧化剂(空气或氧气)增湿的增湿装置。
技术介绍
通常，质子交换膜燃料电池工作时，燃料通过阳极气体扩散层，在阳极催化层表面 发生电化学反应，失去电子形成质子H+,质子H+可通过质子交换膜，到达膜电极的阴极一 侧；与此同时，氧化剂气体通过阴极扩散层，在阴极催化层表面与透过质子膜的质子H+发生 反应，生成水。在采用氢气作为燃料的质子交换膜燃料电池中，阳极反应与阴极反应的方程式 为阳极反应H2— 2H++2e阴极反应02+4H++4e— 2H20目前，质子交换膜燃料电池中所用的质子交换膜，在电池运行过程中需要有水分 子存在，因为只有水化的质子才可以自由地穿过质子交换膜，从膜电极阳极到达电极阴极 参加电化学反应，如果燃料电池缺水，将导致质子无法穿过质子交换膜，电极内阻急剧增 力口，电池性能急剧下降，为了使质子交换膜保持使质子从膜电极阳极到达电极阴极的传输 能力，需要对质子交换膜增湿，增湿不足，质子交换膜传输能力差，影响电池性能；但是，过 分增湿，会淹没电极，同样也会导致电池性能的下降；因此，对质子交换膜增湿是质子交换 膜燃料电池的关键技术。现有的燃料电池电源由燃料电池堆和附属系统组成，其氧化剂供给系统通常需要 进行增湿。目前应用于质子交换膜燃料电池电源的增湿大多采用膜增湿，水通过膜渗透对 氧化剂进行增湿，是非直接接触的。膜增湿器有与燃料电池做在一起的，也有单独的膜管， 另外还有用焓轮来进行增湿，但是，这些设备不但结构复杂，而且效率增湿不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于燃料电池电源的增湿装置，合理利用燃料电池发 电过程中产生的热量，降低冷却介质的消耗量以及对周边环境的热耗散。本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现一种用于燃料电池电源的增湿装置，其特征在于，它包括一增湿容器，所述燃料电 池的循环冷却水的出水管连接在所述增湿容器的顶部，所述增湿容器的底部连接所述燃料 电池的循环冷却水的进水管；所述燃料电池的氧化剂的出气管连接在所述增湿容器的底 部，所述燃料电池的氧化剂的入气管连接在所述增湿容器的顶部；所述循环冷却水在所述 增湿容器中自上而下流动形成回路，所述氧化剂在所述增湿容器中向上流动形成回路。所述连接到所述增湿容器顶部的燃料电池的循环冷却水的出水管的端部设置有 喷淋，通过所述喷淋将所述出水管输出循环冷却水均勻喷在所述增湿容器内。所述增湿容器中设置有使所述燃料电池的循环冷却水与氧化剂直接接触，确保所 述增湿容器的传质传热能力的高效填料，所述高效填料在氧化剂增湿的同时还充分利用了 循环冷却水从所述燃料电池带出的热量。所述高效填料为比表面积为700 2000M2/M3的不锈钢丝网结构，使增湿器内气液 相分布均勻，有很大的气液交换面积，极大地提高了气液交换地效率。所述增湿装置还包括一个气水分离器，所述燃料电池的氧化剂出气管通过所述气 水分离器连接到所述增湿容器的底部进行气水分离，将分离的燃料电池的生成水对所述增 湿装置进行补水。所述增湿装置通过连接在所述增湿容器中的气泵和连接在所述燃料电池的循环 冷却水的进水管上的水泵对所述增湿容器的中循环冷却水和氧化剂的压力状态进行调节。 所述增湿容器中的燃料电池的循环冷却水和氧化剂处于相同的压力状态下。所述增湿装置不仅适用于常压燃料电池系统，也适用于中高压燃料电池系统。本专利技术为一种用于燃料电池电源的增湿装置，通过所述燃料电池的循环冷却水从 所述燃料电池带出的热量在所述增湿容器中对氧化剂进行增湿，循环冷却水与进入燃料电 池的氧化剂直接接触，合理利用燃料电池发电过程中产生的热量，降低冷却介质的消耗量 以及对周边环境的热耗散，实现本专利技术的目的。附图说明图1是本专利技术的增湿装置的结构示意图。 具体实施例方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结 合具体图示，进一步阐述本专利技术。实施例1参看图1，一种用于燃料电池电源的增湿装置，它包括一增湿容器1，燃料电池2的 循环冷却水的出水管3连接在增湿容器1的顶部，增湿容器1的底部连接燃料电池2的循 环冷却水的进水管4 ；燃料电池2的氧化剂的出气管5连接在增湿容器1的底部，燃料电池 2的氧化剂的入气管6连接在增湿容器1的顶部。燃料电池2的循环冷却水通过出水管3从燃料电池2中流出，循环冷却水在增湿 容器1中自上而下流动，从连接在增湿容器1底部的进水管1再流入燃料电池2中形成循 环回路；燃料电池2的氧化剂由出气管5通过增湿容器1底部输入增湿容器1，在增湿容器 1中向上流动，从连接在增湿容器1顶部的入气管6输入到燃料电池2中形成循环回路。连接到增湿容器1顶部的出水管3的端部设置有喷淋31，通过喷淋31将出水管3 输出的循环冷却水均勻喷在增湿容器1内。增湿容器1中设置有高效填料11，使燃料电池2的循环冷却水与氧化剂直接接触， 确保增湿容器1的传质传热能力，对氧化剂进行增湿；高效填料11所述高效填料为比表面 积为700 2000M2/M3的不锈钢丝网结构，使增湿器内气液相分布均勻，有很大的气液交换 面积，极大地提高了气液交换地效率。经过反应的氧化剂通过出气管5从燃料电池2中输出，氧化剂带有在燃料电池2中反应的生成水；在出气管5上连接有一气水分离器52，带有生成水的氧化剂经出气管5 进入气水分离器52，气水分离器52进行气水分离，分离氧化剂中的燃料电池2的生成水，气 水分离器52分离所得的生成水经补水管54、液位控制器55进入增湿容器1，补充水份；多 余的气体经阀门53排放。在增湿容器1中，循环冷却水通过出水管3从燃料电池2带出热量，并在增湿容器 1内通过喷淋31自上而下喷射带有热量的循环冷却水，氧化剂通过出气管5从增湿容器1 底部输入，氧化剂通过气泵51使氧化剂在增湿容器1中向上逆向而行，氧化剂与喷淋31自 上而下喷射带有热量的循环冷却水经过增湿容器1内的高效填料11传质传热对氧化剂进 行增湿，增湿后的氧化剂从增湿容器1顶部的入气管6输入到燃料电池2，充分利用了循环 冷却水从燃料电池2带出的热量。 增湿容器1中的燃料电池2的循环冷却水和氧化剂处于相同的压力状态下，增湿 容器1的内部压力由水泵41和气泵51提供，并可通过阀门53进行调节；而增湿容器1内 部的液位由液位控制器55控制。本专利技术的增湿装置不仅适用于常压燃料电池系统，也适用于中高压燃料电池系 统。以上显示和描述了本专利技术的基本原理和主要特征和本专利技术的优点。本行业的技术 人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本 专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变 化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内，本专利技术要求保护范围由所附的权利要求书及其 等效物界定。权利要求一种用于燃料电池电源的增湿装置，其特征在于，它包括一增湿容器，所述燃料电池的循环冷却水的出水管连接在所述增湿容器的顶部，所述增湿容器的底部连接所述燃料电池的循环冷却水的进水管；所述燃料电池的氧化剂的出气管连接在所述增湿容器的底部，所述燃料电池的氧化剂的入气管连接在所述增湿容器的顶部；所述循环冷却水在所述增湿容器中自上而下流动形成回路，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于燃料电池电源的增湿装置，其特征在于，它包括一增湿容器，所述燃料电池的循环冷却水的出水管连接在所述增湿容器的顶部，所述增湿容器的底部连接所述燃料电池的循环冷却水的进水管；所述燃料电池的氧化剂的出气管连接在所述增湿容器的底部，所述燃料电池的氧化剂的入气管连接在所述增湿容器的顶部；所述循环冷却水在所述增湿容器中自上而下流动形成回路，所述氧化剂在所述增湿容器中向上流动形成回路。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐亚强，钱建东，张蕾，贺永吉，
申请(专利权)人：上海博能同科燃料电池系统有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。