[發明專利]燃料電池的增濕系統

有效

• 申請號: 201110254614.9
• 申請日: 2011-08-31
• 公開（公告）號: CN102324537A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 上海堯豫實業有限公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，特別涉及一種燃料電池的增濕系統。

背景技術

目前，質子交換膜燃料電池中所用的質子交換膜，在電池運行過程中需要有水分子存在，因為只有水化的質子才可以自由的穿透質子交換膜，從膜電極陽極到達電極陰極參加電化學反應，如果燃料電池缺水，將導致質子無法穿過質子交換膜，電極內阻急劇增加，電池性能急劇下降，為了使質子交換膜保持使質子從膜電極陽極到達電極陰極的傳輸能力，需要對質子交換膜增濕，增濕不足，質子交換膜傳輸能力差，影響電池性能；但是，過分增濕，會淹沒電極，同樣也會導致電池性能的下降；因此對質子交換膜增濕是質子交換膜燃料電池的關鍵技術。

目前應用于質子交換膜燃料電池的增濕大多采用膜增濕，膜增濕器有與燃料電池做在一起的，也有單獨的膜管，但是，這些設備往往結構復雜、成本較高，同時由于膜增濕器是由水通過膜滲透對氧化劑進行增濕，因此增濕效率不高。

另外，經對現有技術的文獻檢索發現，專利申請號為200910061225.7，授權公告號是CN101510619B，專利名稱為帶多孔板增濕器的負壓增濕車載燃料電池系統，該專利提出的負壓增濕車載燃料電池系統，包括空氣壓縮機、多孔板增濕器和燃料電池電堆，該多孔板增濕器里的空氣和燃料電池電堆的尾氣通過多孔板進行水分的擴散，有效的對進入增濕器的空氣進行增濕，同時實現了燃料電池電堆尾氣中水分的有效回收，其不足之處在于：系統復雜，運行成本高、可靠性差，同時不能實現全面的利用燃料電池電堆尾氣中的熱量及水分。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有質子交換膜燃料電池增濕系統中膜增濕器增濕效率不高以及非膜增濕器系統復雜、運行成本高等不足，提供一種增濕效率高、結構簡單、運行成本低的燃料電池的增濕供氣系統，該系統充分利用燃料電池電堆尾氣中的熱量及水分，降低了系統能耗，進一步提高了燃料電池系統工作效率和穩定性。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及的燃料電池的增濕供氣系統，包括風機，還包括增濕器、水泵、溫濕度探頭以及與所述風機、水泵、溫濕度探頭相連的控制器；所述增濕器內設有隔板將其分成不相通的上、下部，所述增濕器上部構成空氣進氣通道，一側與所述風機通過管路連接，另一側與燃料電池電堆的進氣口管路連接；所述增濕器的下部構成尾氣排放通道，一側與燃料電池電堆的出氣口通過管路連接，另一側直接排空；所述溫濕度探頭設置在所述增濕器上部與燃料電池電堆的進氣口相連接的管路上，所述水泵的進口與所述增濕器的下部構成的尾氣排放通道相連，所述水泵的出口與設置在所述增濕器上部構成的空氣進氣通道上方的增濕管路相連，所述增濕管路朝向增濕器內部方向設置有噴淋頭。

優選的，所述增濕器內還設有豎向并列的真空熱管。

優選的，所述增濕器的下部構成的尾氣排放通道的下方設有儲水槽。

優選的，所述風機的進口前設有過濾器。

優選的，所述溫濕度傳感器采用SHT75數字式溫濕度傳感器。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

1、直接利用燃料電池電堆排放的尾氣中的液態水通過噴淋頭對進入燃料電池電堆的氣體進行增濕，簡化了燃料電池電堆的輔助系統，降低了系統能耗，進一步提高了燃料電池系統工作效率和穩定性。

2、增濕器內設置真空熱管，通過熱交換利用燃料電池電堆排放的尾氣熱量對進入燃料電池電堆的氣體進行加溫；同時通過尾氣溫度的降低使得尾氣中的水分進一步液化，使得對進入燃料電池電堆氣體的增濕更加充分、有效。

3、通過設置儲水槽，使得燃料電池電堆排放的尾氣中水汽分離更徹底，更好的保障了本發明系統的增濕效果。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明的增濕器內部結構示意圖；

其中，1：風機，2：增濕器，3：水泵，4：溫濕度探頭，5：控制器，6：隔板，7：空氣進氣通道，8：尾氣排放通道，9：燃料電池電堆，10：過濾器，11：增濕管路，12：噴淋頭，?13：真空熱管，14：儲水槽。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例，對本發明做進一步說明。應理解，以下實施例僅用于說明本發明而非用于限制本發明的范圍。

實施例