[實用新型]一種適用于燃料電池電化學測試的簡易增濕裝置

有效

• 申請號: 201920558911.4
• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN209592196U
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 王寶云;楚天闊;張鑫;谷軍
• 申請（專利權）人: 河南豫氫動力有限公司
• 主分類號: H01M8/04089
• 分類號: H01M8/04089;H01M8/04119;H01M8/04313
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 劉燕武

本實用新型涉及一種適用于燃料電池電化學測試的簡易增濕裝置，包括用以分別連接兩路氣源和電堆的兩套增濕管路，所述增濕管路包括沿氣體流動方向依次連接的減壓閥、壓力表、質量流量計、增濕罐組件和溫濕度傳感器，在增濕罐組件旁還布置有用于對其提供設定溫度的增濕用熱水的恒溫水浴加熱槽；氣源提供的反應氣體經減壓閥調節壓力和流量后，進入增濕罐組件增濕和升溫至指定的溫濕度范圍，最后進入電堆進行反應以方便電化學測試。與現有技術相比，本實用新型的裝置結構簡單，便于操作，處理效果好，節省成本等。

技術領域

本實用新型屬于燃料電池技術領域，涉及一種適用于燃料電池電化學測試的簡易增濕裝置。

背景技術

燃料電池是一種能源轉換裝置，將燃料和氧氣的化學能通過電化學反應直接轉化成電能，具有效率高的優點。燃料電池可分為五種類型，分別為熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)、質子交換膜燃料電池(PEMFC)、磷酸型燃料電池(PAFC)、堿性燃料電池(AFC)。PEMFC是一種以H₂為燃料，O₂為氧化劑的燃料電池，具有零排放、效率高、啟動速度快、低溫運行等優點。PEMFC具有廣泛的應用領域，既可作為動力電源應用于汽車、航天、無人機等領域，也可應用于分布式發電、家庭熱電聯供、備用電源等領域。

當前雖然燃料電池研究設計目標、制造方法和工作方式不盡相同，但是這其中個個環節都需要對燃料電池進行電化學測試。就研究設計人員而言，對燃料電池進行電化學測試可以優化設計、提高燃料電池堆的使用壽命和轉換效率以及降低燃料電池的制造成本，從而更加有利于燃料電池的批量生產、普及和商業化。因此燃料電池的電化學測試為PEMFC進軍商業化模式提供數據支撐。

質子交換膜(PEM)必須充分水合，才能有效促進燃料電池內部的質子轉移過程，否則較高離子電阻會嚴重降低PEMFC的性能。因此，為了確保質子交換膜足夠濕潤，燃料電池入口的反應氣體通常通過需要經過外部加濕器加濕，然后通過雙極板的氣體流道進入燃料電池。燃料電池運行過程中，若水不能及時排出，液態水聚集在電堆內部，不僅會堵塞流道，影響反應氣體進入，降低電堆溫度和反應效率，而且嚴重時會造成“水淹”，加速了整個膜電極組件的腐蝕，進而導致電池性能下降，損壞質子交換膜，影響電池壽命。因此，保證PEMFC合適的濕度環境是燃料電池電化學測試的基礎條件。

針對燃料電池電化學測試的需要，有必要開發出一種低自耗、高可靠的燃料電池濕度控制方式使燃料電池持續穩定高效工作的裝置。與現有設備相比，該裝置結構簡單，便于操作，節省成本。

實用新型內容

本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種適用于燃料電池電化學測試的簡易增濕裝置。

本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現：

本實用新型提出了一種適用于燃料電池電化學測試的簡易增濕裝置，包括用以分別連接兩路氣源和電堆的兩套增濕管路，所述增濕管路包括沿氣體流動方向依次連接的減壓閥、壓力表、質量流量計、增濕罐組件和溫濕度傳感器，在增濕罐組件旁還布置有用于對其提供設定溫度的增濕用熱水的恒溫水浴加熱槽；氣源提供的反應氣體經減壓閥調節壓力和流量后，進入增濕罐組件增濕和升溫至指定的溫濕度范圍，最后進入電堆進行反應以方便電化學測試。

進一步的，所述增濕罐組件包括裝有常溫水的常溫增濕罐和裝有熱水的控溫增濕罐，其中，常溫增濕罐的進氣管連接所述質量流量計出氣管連接所述控溫增濕罐的進氣管，控溫增濕罐的出氣管連接所述溫濕度傳感器，所述控溫增濕罐上還設有與所述恒溫水浴加熱槽連接并構成熱水供應循環回路的熱水循環入口和熱水循環出口。

更進一步的，所述常溫增濕罐和控溫增濕罐中的液位高于對應進氣管底端、低于對應出氣管底端。