[實用新型]一種燃料電池膜管增濕器新結構

有效

• 申請號: 201821391844.3
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN208955116U
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 文兆輝;劉慧;馮炎;石一鳴;劉潮
• 申請（專利權）人: 深圳伊騰迪新能源有限公司
• 主分類號: H01M8/04119
• 分類號: H01M8/04119
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開一種燃料電池膜管增濕器新結構，由于其通過改變濕潤氣體出入口的位置，降低濕潤氣體通路的流阻，使氣體在膜管增濕器外殼與中通纖維膜管外表面所形成的空間內形成回旋流動，并且降低了氣流對膜管的直接沖擊導致膜管發生斷裂的概率，不僅能夠一定程度上提高濕熱交換效率，實現高效增濕，而且增強了膜管增濕器以及鼓風機的使用壽命。所述增濕器新結構包括：外殼，包括殼體、與之相匹配的首端和尾端、以及兩端處設置在遠離其橫截面中心線的邊沿位置的濕潤氣體入口和出口；中通纖維膜管，所述中通纖維膜管的兩端被密封材料封裝在所述首端和尾端，保證膜管中心通孔不堵塞；以及端帽，該端帽分別與首端和尾端連接，并設置有干燥氣體的入口和出口。

技術領域

本實用新型涉及一種膜管增濕器新結構，尤其是涉及一種能夠有效降低風阻，響應速度快，增濕性能優異的大功率燃料電池膜管增濕器新結構。

背景技術

燃料電池是一種把陰陽極燃料中的化學能直接轉化為電能的發電裝置，是繼水電、火電以及核電之后的又一發電方式。由于燃料電池是通過電化學氧化還原反應實現化學能與電能的轉化，不必經過熱機過程，不受卡諾循環的限制，因此其能量轉化效率是內燃機的兩倍，而且反應過程不產生有害排放物，環境友好，清潔無污染。整個燃料電池裝置包含的運動部件不多，因此與傳統的水電，火電的發電機組相比，不僅安靜無噪音污染，而且穩定可靠，維護成本低。此外，一般電池的活性物質都貯存在電池內部，因此也限制了電池的容量，與此截然不同的是，燃料電池本身只是一個催化轉換的元器件，并不包含活性物質，其能量來源于外部的燃料供給系統。因此原則上只要燃料不斷輸入，燃料電池就能連續地持續發電，沒有容量的限制。

根據工作溫度不同，燃料電池可以分為高溫燃料電池和低溫燃料電池。根據其電解質的不同，高溫燃料電池又可以分為熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC，工作溫度650oC）和固體氧化物燃料電池（SOFC，工作溫度1000oC）；低溫燃料電池也可以分為堿性燃料電池（AFC）、磷酸燃料電池（PAFC）、質子交換膜燃料電池（PEMFC）等。在這些不同種類的燃料電池中，PEMFC由于具有工作溫度低、啟動快、比功率高、結構簡單、操作方便等優點，被公認為電動汽車、固定發電站等的首選能源。該燃料電池所使用的質子交換膜，為質子的遷移提供良好的通道，使得質子從膜的陽極側傳遞到陰極側，保證離子導電過程的暢通，與此同時，電子經外電路轉移，從而構成完整的電流回路，向外界供電。因此，質子交換膜離子傳導性能的好壞直接影響著該燃料電池的性能和使用壽命。

目前PEMFC所采用的質子交換膜普遍采用的仍是Nafion膜，它是一種磺化的含氟高聚物，具有化學穩定性和熱穩定性好、電導率高、機械強度高等優點，可在強酸、強堿、強氧化劑介質和高溫等苛刻條件下使用。但是要保證其良好的質子導電率，就必須提供足夠的水分。過度干燥條件下，沒有水分子的參與，質子交換膜傳導質子的效率急劇降低，電流回路的歐姆壓降增加，電池輸出功率降低；但是如果含水量過多，又會發生水淹現象，三相反應界面減少，電化學反應受阻，進而使電池性能急劇衰減。由此可見，維持質子交換膜良好的水化條件是保證PEMFC正常運行并具有良好性能的關鍵因素。

為了保證質子交換膜含有適量的水分，燃料電池系統中專門增設了增濕環節，增濕效果的好壞很大程度上決定了燃料電池乃至汽車整車的工作性能。發展到現階段，應用較多的增濕方法主要有鼓泡法、液態水噴射法、焓輪增濕法、濕膜增濕法、自增濕法等。目前慣常采用的做法是，在空氣進堆前對其進行外增濕。同樣是利用水的滲透擴散來實現對反應氣體的增濕，但由于液態水增濕方式需要利用液態的去離子水，不僅增加了系統的自重，而且運行過程中需要不斷的補充水分，增加了運營成本。而氣體增濕可以利用陰極高濕高熱尾氣對燃料氣進行增濕，有利于整個系統的熱量和水分的回收。所以，在不考慮燃料電池體積的前提下，氣體增濕成為目前最佳的增濕方式。