【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电解质膜调控湿度，具体涉及一种基于精准控湿电解质膜的多模式箱体湿度调控系统装置。
技术介绍
1、湿度控制在现代化工业生产、物品保存以及日常生活等领域发挥着日益重要的作用。传统除湿技术，如冷凝除湿、转轮吸附除湿等，虽然在一定程度上能够满足除湿需求，但往往存在结构复杂、能耗高、调控精度不足等问题。这些技术在处理小空间、高精度除湿需求时，如精密制造过程、仪器仪表内部及贵重物品储存等场合，显得尤为不足。
2、基于质子交换膜的电解质膜除湿技术是一种电化学主动处理方法，通过在电解质膜两侧施加低压直流电场（3v)，阳极侧（除湿侧）水蒸气发生电解反应，所生成的h+携带的水分子穿过电解质膜转运到阴极侧（增湿侧）再次生成水蒸气，通过控制电解质膜除湿组件的朝向，达到除湿或增湿的目的。以下是电解质膜组件的具体工作原理，电解质膜组件阳极所在的侧面与供电线路的正极相连，阳极所在的侧面所接触的空气中的水蒸气发生电解反应，发生式（1）反应：
3、(1)；
4、式（1）产生的氢离子h+及其携带的水分子在电渗作用下穿过质子交换膜到达阴极所在侧面，电子e-通过电路到达阴极所在侧面，发生式（2）反应消耗氧气并产生水或者发生式（3）生成微量氢气：
5、(2)；
6、(3)；
7、通过式（1）、式（2）和式（3），使得阳极所在侧面面对的空间区域内空气湿度降低，而阴极所在侧面面对的空间区域内空气湿度升高，从而达到调控目标区域湿度的效果。即，阳极侧朝向箱体内，阴极侧朝向箱体外，水分子从箱体内
8、电解质膜除湿技术作为一种新型除湿技术，电解除湿过程中无凝水，电解质膜除湿组件小巧紧凑，适合以除湿模块的形式根据不同的湿度目标及空间要求组装，除湿速率可通过调节所施加的电场进行湿度的准确调节，便于控制。这种技术在解决传统除湿技术局限性方面展现出巨大潜力。但随着高新技术的发展，对于能够在较大范围内进行调整和控制湿度(即宽控湿区间)的需求越来越高，以满足不同场景和条件下的控湿需求。因此需要一个多模式的湿度调控系统来满足不同需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于精准控湿电解质膜的多模式箱体湿度调控系统装置，解决现有技术中湿度调控系统的局限性，实现高效、精确、多模式的湿度控制，以满足不同应用场景的需求，并具有节能环保和应用前景广泛的优点。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于精准控湿电解质膜的多模式箱体湿度调控系统装置，包括箱体，箱体的内部设有温湿度传感器，箱体的外部设置有直流调压器和单片机控制系统，单片机控制系统包括微型单片机及功率放大器，箱体的侧壁上设置有电解质膜组件，电解质膜组件的两端与二极管并联；电解质膜组件包括质子交换膜以及分别依次设置在所述质子交换膜两侧的阳极催化剂层、阳极扩散层和阴极催化剂层、阴极扩散层；其中，所述电解质膜组件的工作温湿度区间为-40~70℃、20%~100%rh。
3、优选的，箱体为单箱体，单箱体内部设有温湿度传感器，单箱体的外部设置有直流调压器和单片机控制系统，单箱体的侧壁上嵌入有电解质膜组件。
4、优选的，箱体为双箱体，双箱体的内部设置有两个温湿度传感器，双箱体的外部设置有直流调压器和单机片控制系统，双箱体壁间嵌入有电解质膜组件。
5、优选的，箱体为单箱体，单箱体内部设有温湿度传感器，单箱体的外部设置有直流调压器和单片机控制系统，单箱体的侧壁上嵌入有两个电解质膜组件。
6、优选的，阳极催化剂层为催化剂二氧化铱及掺杂有保湿性无机填料的质子传导聚合物，其中，按质量百分比计，二氧化铱为74%，吸湿性无机填料为6%、质子传导聚合物为20%。
7、优选的，吸湿性无机填料为保湿性二氧化硅、吸湿性三氧化二铝中的一种；质子传导聚合物为全氟磺酸树脂。
8、优选的，阴极催化剂层为催化剂铂碳及质子传导聚合物，其中，按质量百分比计，铂碳为80%，质子传导聚合物为20%。
9、优选的，阳极扩散层为碳纸或钛网，阴极扩散层为带有微孔层的碳纸，微孔的尺寸为50微米。
10、优选的，直流调压器、温湿度传感器、功率放大器、电解质膜组件和二极管均与单片机控制系统电性相连。
11、优选的，单片机控制系统通过导线连接有pc机，用于远程监测控制以及显示数据，并对数据进行分析显示。
12、因此，本专利技术提供了一种基于精准控湿电解质膜的多模式箱体湿度调控系统装置，相对现有控湿技术，电解质膜控湿配合多模式结构方案可以解决现有技术中湿度调控系统的局限性，实现高效、精确、多模式的湿度控制，该系统无需外部水源，通过电化学反应直接在阴极侧产生水分子，实现了直接增湿。系统可在常温常压下运行，无需额外的加热或制冷设备，降低了能耗和环境污染，并且在保湿系统方案中，电解质膜组件阴极还可以生成少量氢气，达到保鲜的作用。此外通过调节电压等参数，可以实现对湿度量的精确控制，满足不同场景的湿度需求。该装置的方案除了可以在常温（20-40℃）下工作外，最高可耐高温至70℃，最低可以耐低温至-40℃，相对湿度20~100%均可以正常工作，不会发生损坏、失效、结霜或积水冻结等问题。
13、下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
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1.一种基于精准控湿电解质膜的多模式箱体湿度调控系统装置，其特征在于：包括箱体，箱体的内部设有温湿度传感器，箱体的外部设置有直流调压器和单片机控制系统，单片机控制系统包括微型单片机及功率放大器，箱体的侧壁上设置有电解质膜组件，电解质膜组件的两端与二极管并联；电解质膜组件包括质子交换膜以及分别依次设置在所述质子交换膜两侧的阳极催化剂层、阳极扩散层和阴极催化剂层、阴极扩散层；其中，所述电解质膜组件的工作温湿度区间为-40~70℃、20%~100%RH。
2.根据权利要求1所述的一种基于精准控湿电解质膜的多模式箱体湿度调控系统装置，其特征在于：箱体为单箱体，单箱体内部设有温湿度传感器，单箱体的外部设置有直流调压器和单片机控制系统，单箱体的侧壁上嵌入有电解质膜组件。
3.根据权利要求1所述的一种基于精准控湿电解质膜的多模式箱体湿度调控系统装置，其特征在于：箱体为双箱体，双箱体的内部设置有两个温湿度传感器，双箱体的外部设置有直流调压器和单机片控制系统，双箱体壁间嵌入有电解质膜组件。
4.根据权利要求1所述的一种基于精准控湿电解质膜的多模式箱体湿度调控系统
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于精准控湿电解质膜的多模式箱体湿度调控系统装置，其特征在于：阳极催化剂层为催化剂二氧化铱及掺杂有保湿性无机填料的质子传导聚合物，其中，按质量百分比计，二氧化铱为74%，吸湿性无机填料为6%、质子传导聚合物为20%。
6.根据权利要求5所述的一种基于精准控湿电解质膜的多模式箱体湿度调控系统装置，其特征在于：吸湿性无机填料为保湿性二氧化硅、吸湿性三氧化二铝中的一种；质子传导聚合物为全氟磺酸树脂。
7.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于精准控湿电解质膜的多模式箱体湿度调控系统装置，其特征在于：阴极催化剂层为催化剂铂碳及质子传导聚合物，其中，按质量百分比计，铂碳为80%，质子传导聚合物为20%。
8.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于精准控湿电解质膜的多模式箱体湿度调控系统装置，其特征在于：阳极扩散层为碳纸或钛网，阴极扩散层为带有微孔层的碳纸，微孔的尺寸为50微米。
9.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于精准控湿电解质膜的多模式箱体湿度调控系统装置，其特征在于：直流调压器、温湿度传感器、功率放大器、电解质膜组件和二极管均与单片机控制系统电性相连。
10.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于精准控湿电解质膜的多模式箱体湿度调控系统装置，其特征在于：单片机控制系统通过导线连接有PC机，用于远程监测控制以及显示数据，并对数据进行分析显示。
...【技术特征摘要】
1.一种基于精准控湿电解质膜的多模式箱体湿度调控系统装置，其特征在于：包括箱体，箱体的内部设有温湿度传感器，箱体的外部设置有直流调压器和单片机控制系统，单片机控制系统包括微型单片机及功率放大器，箱体的侧壁上设置有电解质膜组件，电解质膜组件的两端与二极管并联；电解质膜组件包括质子交换膜以及分别依次设置在所述质子交换膜两侧的阳极催化剂层、阳极扩散层和阴极催化剂层、阴极扩散层；其中，所述电解质膜组件的工作温湿度区间为-40~70℃、20%~100%rh。
2.根据权利要求1所述的一种基于精准控湿电解质膜的多模式箱体湿度调控系统装置，其特征在于：箱体为单箱体，单箱体内部设有温湿度传感器，单箱体的外部设置有直流调压器和单片机控制系统，单箱体的侧壁上嵌入有电解质膜组件。
3.根据权利要求1所述的一种基于精准控湿电解质膜的多模式箱体湿度调控系统装置，其特征在于：箱体为双箱体，双箱体的内部设置有两个温湿度传感器，双箱体的外部设置有直流调压器和单机片控制系统，双箱体壁间嵌入有电解质膜组件。
4.根据权利要求1所述的一种基于精准控湿电解质膜的多模式箱体湿度调控系统装置，其特征在于：箱体为单箱体，单箱体内部设有温湿度传感器，单箱体的外部设置有直流调压器和单片机控制系统，单箱体的侧壁上嵌入有两个电解质膜组件。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于精准控湿电...
【专利技术属性】
技术研发人员：綦戎辉，戴明飞，徐彧昊，张立志，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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