[發(fā)明專利]一種大功率快速響應燃料電池測試臺用加濕器

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• 申請日: 2022-01-12
• 公開（公告）號: CN114471206A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設計）人: 隋邦杰;胡號;朱繼勇;許杰;王虎;申祖國
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B01F23/21
• 分類號: B01F23/21;B01F23/213;B01F33/82
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 劉洋

本發(fā)明公開了一種大功率快速響應燃料電池測試臺用加濕器，包括多孔填料球旋轉氣液混合區(qū)、位于其上部的氣體多孔均布板、位于其下部的儲水區(qū)，加濕器頂端設置氣體出口；所述多孔填料球旋轉氣液混合區(qū)包括多孔填料球旋轉裝置、噴淋裝置；所述的噴淋裝置設置在多孔填料球旋轉氣液混合區(qū)中間位置，上方和下方都分布有多孔填料球旋轉裝置；所述儲水區(qū)設置有螺旋葉片旋轉鼓泡加濕裝置及去離子水出口；本發(fā)明結合鼓泡加濕和噴淋加濕以及在多孔填料球旋轉運動下增濕，可實現快速高效增濕，從而實現大功率燃料電池加濕的效果，能快速達到不同工作狀態(tài)下的加濕溫度和加濕量，滿足大功率燃料電池測試臺的快速響應要求，并且能耗低。

技術領域

本發(fā)明屬于燃料電池技術領域，具體涉及一種燃料電池測試臺用加濕器。

背景技術

燃料電池(Fuel Cell)是一種以氫為主要燃料，它可以高效、零污染地把燃料中的化學能(如氫能)直接轉化為電能。根據使用的電解質和燃料的不同，燃料電池可分為質子交換膜燃料電池(PEMFC)，直接甲醇燃料電池(DMFC)，固體氧化物燃料電池(SOFC)，熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)，磷酸燃料電池(PAFC)，堿性燃料電池(AFC)，堿性陰離子交換膜燃料電池(AEMFC)。其中，質子交換膜燃料電池(PEMFC)具有低噪聲、效率高、功率密度高、啟動快、零排放等優(yōu)點，近年來，PEMFC已成為新能源汽車動力源的選擇之一，受到廣泛關注。盡管燃料電池有上述諸多優(yōu)點，但水管理等技術挑戰(zhàn)仍有待解決，它也是阻礙燃料電池性能的改善和商業(yè)化的關鍵問題之一。

質子交換膜燃料電池所用電解質膜的質子導電性與膜內水含量的多少有密切關系，而且只有在充分水化的狀態(tài)下才具有最佳的質子導電性，所以高性能的質子交換膜燃料電池需要適當的進行加濕。在過去的幾十年里，特別是近年來，學者對燃料電池增濕技術的研究越來越多。但目前成熟的增濕技術局限在小功率的燃料電池上應用，無法滿足大功率燃料電池的加濕需要。目前燃料電池測試臺架的增濕方法主要有鼓泡增濕法、噴淋增濕法和滲透膜增濕法。

CA104716357公開了一種鼓泡增濕器，該方法設備簡單易操作、成本較低，在小功率燃料電池測試臺架上得到較好的應用。

CN109361002A公開了一種采用鼓泡增濕和噴淋增濕相結合的增濕器，其噴淋增濕區(qū)高比表面積填料，可實現增濕，同時防止液態(tài)水進入燃料電池，但其噴淋增濕區(qū)水與氣體接觸混合方向單一、氣液混合時間短，達不到一種完全混合高效增濕的效果。

CN102832402公開了一種滲透膜加濕器，它在膜的一側進氣，另一側通入燃料電池尾氣或者液態(tài)水，進行有效的增濕。此類增濕器具有工藝成熟、易于操作，但是其承壓能力與機械強度較差，并且增濕效率較低。大功率燃料電池堆所需的膜增濕器體積較大，不利于測試平臺整體結構的設計和成本的降低。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的在于提供一種大功率快速響應燃料電池測試臺用加濕器，可實現大功率燃料電池加濕的效果，能快速達到不同工作狀態(tài)下的加濕溫度和加濕量，實現快速高效增濕，滿足大功率燃料電池測試臺的快速響應要求。

為達到上述目的，采用技術方案如下：

一種大功率快速響應燃料電池測試臺用加濕器，包括多孔填料球旋轉氣液混合區(qū)、位于其上部的氣體多孔均布板、位于其下部的儲水區(qū)，加濕器頂端設置氣體出口；

所述多孔填料球旋轉氣液混合區(qū)包括多孔填料球旋轉裝置、噴淋裝置；所述的噴淋裝置設置在多孔填料球旋轉氣液混合區(qū)中間位置，上方和下方都分布有多孔填料球旋轉裝置；

所述儲水區(qū)設置有螺旋葉片旋轉鼓泡加濕裝置及去離子水出口。

按上述方案，所述的多孔填料球旋轉裝置由多孔親水性填料球和轉軸組成，所述多孔親水性填料球在空間上均勻分布并固定在轉軸上，所述轉軸通過軸承密封固定于加濕器內壁面。