[發明專利]燃料電池增濕裝置

有效

• 申請號: 200910143717.0
• 申請日: 2006-11-01
• 公開（公告）號: CN101567458A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 張日清;李治國;董俊卿
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳小蓮;王鳳桐

本申請為發明名稱為“燃料電池增濕裝置”、申請日為2006年11月1 日、申請號為200610137930.7的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明關于一種燃料電池增濕裝置。

背景技術

質子交換膜燃料電池是一種產生氫離子的燃料與氧氣或空氣等含氧化性 氣體發生電化學反應而產生電能的裝置。在質子交換膜燃料電池工作時，電 池中的質子都是要通過質子交換膜傳導。具體的說是以一種水合質子的方式 進行質子傳遞，從而形成電流。因此，為了保證質子交換膜燃料電池能持續 不斷的工作，必須要使燃料電池中的質子交換膜保持濕潤。在燃料電池運行 過程中，尤其是燃料電池堆的運行過程，會產生大量的熱量，很容易將陰極 區域產生的產物水汽化，而反應氣體的快速流動，會迅速帶走這些水分，使 得燃料電池中的膜失去水分，導致燃料電池的內阻迅速增加，從而電池的性 能急劇下降。因此，在反應氣體參與反應前，需要對反應氣體進行增濕。

目前，對燃料電池的反應氣體進行增濕的方法主要有內增濕和外增濕兩 類。

內增濕就是將增濕系統和燃料電池制作成一個整體，無需外加增濕裝 置，增濕可以被看作是在電池的內部進行。這種增濕的方法可以減少燃料電 池系統所占的重量和體積，但是，這種增濕的方式難以對反應氣體進入反應 區域的濕度進行控制，如果增濕過分容易導致電極被水淹沒，電池的性能也 下降。CN1710740Y公開了一種燃料電池自增濕方法，在雙極板內氣體進口 處布置微孔，將雙極板內用作加濕的冷卻水的水路和氣路連通。控制雙極板 內用于加濕的冷卻水的壓力，當有氣體流動，水從微孔中吸入氣體流道。采 用這樣的加濕方法，顯然難以控制氣體的濕度，而且微孔加工困難，如果氣 體發生堵塞，氣體很容易從微孔處泄露，發生危險。

外增濕就是另外配置一個增濕系統，在反應氣體進入燃料電池前進行增 濕。目前，采用外增濕的方法也有很多，比如超聲波霧化增濕，中空纖維增 濕法等。CN1516308Y公開了一種超聲波霧化增濕型燃料電池，該超聲波霧 化增濕型燃料電池包括一盛有水的容器和超聲波發生器，超聲波發生器位于 容器內，超聲波發生器用于將容器中的水霧化，容器與反應氣體進入燃料電 池反應堆前的水平管路的向下的開口連接，霧化后的水通過開口彌漫至水平 管路，從而對水平管路中的反應氣體進行增濕。這種方案的缺點在于超聲波 發生器將水霧化需要消耗大量的能量，并且這種超聲波霧化增濕型燃料電池 不能及時調節氣體濕度。

發明內容

本發明的目的是針對現有燃料電池增濕裝置難以對反應氣體的濕度進 行控制的缺點，提供一種可以對反應氣體的濕度進行控制的燃料電池增濕裝 置。

本發明提供的燃料電池增濕裝置，該裝置包括氣體容器，氣體容器具有 與氣體容器內部連通的氣體進氣口和氣體出氣口；其中，該增濕裝置還包括 霧化噴嘴、水量調節閥和氣體容器濕度測量裝置；霧化噴嘴包括霧化部件和 水霧出口，霧化部件用于將水霧化，水霧出口位于所述氣體容器的內部，用 于將經過霧化后的水霧噴入氣體容器中；水量調節閥用于調節霧化噴嘴的進 水量；氣體容器濕度測量裝置位于氣體容器的氣體出氣口處，用于檢測流經 氣體出氣口的氣體的濕度；當氣體容器濕度測量裝置檢測到的氣體的濕度不 在預定范圍內時，通過水量調節閥調節霧化噴嘴的進水量，直至氣體容器濕 度測量裝置檢測到的氣體的濕度達到預定范圍內。

本發明提供的燃料電池增濕裝置引入了濕度測量裝置，用于檢測進入燃 料電池的反應氣體濕度，根據顯示的濕度調節霧化噴嘴的進水量，從而可以 對氣體的濕度進行實時控制，克服了現有技術的燃料電池增濕裝置不能及時 調節進入燃料電池的反應氣體濕度的缺點。

附圖說明

圖1為本發明提供的燃料電池增濕裝置的結構圖；

圖2為本發明提供的燃料電池增濕裝置的霧化噴嘴的結構圖；

圖3為本發明提供的燃料電池增濕裝置的一種優選的具體實施方式的結 構圖。

圖4為本發明提供的燃料電池增濕裝置的第一種具體實施方式和第三種 具體實施方式的結構圖。

圖5為本發明提供的燃料電池增濕裝置的氣體容器濕度控制單元的結構 框圖。

圖6為本發明提供的燃料電池增濕裝置的第二種具體實施方式和第四種 具體實施方式的結構圖。

圖7為本發明提供的燃料電池增濕裝置的第五種具體實施方式和第七種 具體實施方式的結構圖。