[發明專利]一種空冷燃料電池的增濕裝置及空冷燃料電池

在審

• 申請號: 202211201266.3
• 申請日: 2022-09-29
• 公開（公告）號: CN115732721A
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發明（設計）人: 林洲游;劉主光;姜文東;劉巖;魏亞楠;鄭開;蔡起要;沈國欣;石玉峰;蔡文博;鄭思源;鄭樸;陳曉;盧劍輝
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力有限公司雙創中心;國網浙江省電力有限公司溫州供電公司
• 主分類號: H01M8/04119
• 分類號: H01M8/04119;H01M8/04014;H01M8/04082;H01M8/2465
• 代理公司: 杭州華鼎知識產權代理事務所(普通合伙) 33217
• 代理人: 謝慶飛

本發明涉及一種空冷燃料電池的增濕裝置及空冷燃料電池，包括設置在空冷電堆陰極空氣入風口的高吸水多孔纖維芯板、微型水循環泵和儲水腔，所述儲水腔位于高吸水多孔纖維芯板的下方，所述高吸水多孔纖維芯板底部伸入儲水腔內，所述微型水循環泵的進水管連接至儲水腔內，所述微型水循環泵的出水管連接至高吸水多孔纖維芯板的上方噴出。本發明增濕效果好，水利用率高，對儲水腔水位和工作環境要求低，將空冷燃料電池的最高工作環境溫度拓展到35℃～50℃，濕度適應范圍0～100％RH，從而保證燃料電池系統在苛刻環境下的存儲與快速啟動運行。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，具體設計一種空冷燃料電池的增濕裝置及空冷燃料電池。

背景技術

燃料電池是一種把燃料所具有的化學能直接轉換成電能的化學裝置，又稱電化學發電器，它是繼水力發電、熱能發電和原子能發電之后的第四種發電技術，由于燃料電池是通過電化學反應把燃料的化學能中的吉布斯自由能部分轉換成電能，不受卡諾循環效應的限制，因此效率高；另外，燃料電池用燃料和氧氣作為原料；同時沒有機械傳動部件，故沒有噪聲污染，排放出的有害氣體極少，由此可見，從節約能源和保護生態環境的角度來看，燃料電池是最有發展前途的發電技術。燃料電池質子交換膜在適當濕潤條件下才能獲得良好的工作性能，燃料電池空氣和氫氣進氣都需要增濕以防止質子交換膜在運行過程中脫水降低性能及工作壽命。

現有燃料電池系統為解決增濕問題，通常匹配增濕器，目前應用較多的增濕器為滲透膜增濕器及中空纖維管增濕器，一般是通過調節氣體流量、濕膜的大小和厚度以及水溫來改變濕膜加濕器的加濕量大小，從而導致了增濕器體積、重量較大，結構復雜。而空冷型燃料電池采用冷空氣流經電池極板陰極流道的方式實現熱交換與提供氧化劑，氣體流量非常高。受供氧方式及結構空間的限制，很難采用現有的增濕器的模式實現空氣加濕。盡管空冷型燃料電池的膜電極對保水進行了強化，可以在-5～35℃適應不同濕度環境的運行，但在環境溫度超過35℃，環境濕度小于30％的情況下，就會發生失水，造成性能下降或啟動困難。

現有技術中也出現了超聲霧化加濕，但超聲霧化加濕實際是超聲振動形成微米級水滴與空氣混合，水利用率低，而且要形成霧化效果對超聲發生器表面的水位有嚴格控制，在系統空間位置經常變化的條件下，霧化常常會失效。因此，亟需開發一種燃料電池高效增濕裝置，以彌補現有技術的不足。

發明內容

本發明要解決的技術問題就是提供一種空冷燃料電池的增濕裝置，增濕效果好，水利用率高，對儲水腔水位和工作環境要求低。

為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種空冷燃料電池的增濕裝置，包括設置在空冷電堆陰極空氣入風口的高吸水多孔纖維芯板、微型水循環泵和儲水腔，所述儲水腔位于高吸水多孔纖維芯板的下方，所述高吸水多孔纖維芯板底部伸入儲水腔內，所述微型水循環泵的進水管連接至儲水腔內，所述微型水循環泵的出水管連接至高吸水多孔纖維芯板的上方噴出。

作為優選，所述高吸水多孔纖維芯板采用多片親水型微孔濾膜粘合而成。

作為優選，所述高吸水多孔纖維芯板通過將親水型微孔濾膜壓制成波紋狀結構，并將多片親水型微孔濾膜粘合后構成蜂窩狀孔徑結構。

作為優選，所述親水型微孔濾膜采用PTFE膜、PVDF膜和PP膜至少一種。

作為優選，所述高吸水多孔纖維芯板的上方設有擴張口，所述擴張口連接出水管。

作為優選，所述出水管的出口上設有噴淋頭。

作為優選，所述高吸水多孔纖維芯板與擴張口周向通過耐水密封膠密封連接。

作為優選，所述高吸水多孔纖維芯板與儲水腔周向通過耐水密封膠密封設置。

本發明的另一個目的是提供一種空冷燃料電池，包括上述空冷燃料電池的增濕裝置，所述空冷電堆陰極空氣出風口上設有收縮口，所述收縮口上設有冷卻風扇。