[發明專利]一種用于燃料電池測試系統的二流體加濕裝置

在審

• 申請號: 202211264524.2
• 申請日: 2022-08-29
• 公開（公告）號: CN115548379A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 褚風華;吳敏;徐彬;何宇浩
• 申請（專利權）人: 蘇州市華昌能源科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04119
• 分類號: H01M8/04119;H01M8/04082
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 宋攀

本發明提供的用于燃料電池測試系統的二流體加濕裝置，包括：氣體供給管、連接在氣體供給管上的第一進氣管和第二進氣管，以及氣體分布管和二流體噴槍；氣體分布管上開設有若干氣孔，氣體分布管浸沒在儲液罐內的加濕液中，氣體分布管與伸入加濕液的第一進氣管連通；二流體噴槍的一端部具有第一流體進口和第二流體進口，另一端部設有噴嘴，第一流體進口與燃料電池測試系統的控溫回路管出口端連通，第二流體進口與第二進氣管連通，噴嘴伸入儲液罐并朝向下方，噴嘴的噴霧區域籠罩在加濕液液面上，二流體噴槍噴出的霧化顆粒的粒徑為30?60μm；第二進氣管的氣體流量大于第一進氣管的氣體流量，該裝置霧化顆粒的尺寸小、分布均勻性好。

分案申請聲明

本申請是2022年08月29日遞交的發明名稱為“一種燃料電池測試系統氣體加濕裝置及氣體加濕方法”、申請號為202211036601.9的中國發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明屬于燃料電池測試系統領域，具體涉及一種用于燃料電池測試系統的二流體加濕裝置。

背景技術

燃料電池(Fuel Cell)是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學能直接轉化為電能的發電裝置，質子交換膜燃料電池（PEMFC）做為燃料電池的一種，具有零排放、低噪聲、高能量密度和高可靠性等優點，應用廣泛，對質子交換膜燃料電池（PEMFC）而言，一個重要指標是膜的含水量，足夠的膜含水量可以保證其具有較高的質子導電性，從而減小內阻，優化質子交換膜燃料電池（PEMFC）的電性能，為保持膜的含水量，需要對入堆的反應氣體進行加濕。

現有加濕方式主要包括鼓泡加濕、噴淋加濕，鼓泡加濕是將氣體通入加濕液，利用鼓泡產生攪拌，從而對氣體加濕，但該方式會導致氣體中含有尺寸為毫米級的液滴，難以對濕化氣體的溫度進行快速調節，入堆氣體的溫度誤差通常在±2℃，入堆氣體的濕度也難以調整；噴淋加濕大多只噴灑冷態的加濕液，受限于水泵性能，難以實現小流量高壓力的噴淋，霧化效果較差，經過噴淋口的氣體中存在尺寸為毫米級的液滴，且分布不均，容易導致燃料電池電堆水淹，通過加熱器進行調節時，液滴汽化所需的能量高、耗時長，容易導致氣體過濕或過熱，濕化氣體溫度分布的均勻性差，加之調節過程中噴淋流量和加熱器功率的波動都會造成較大的濕度變化，難以精準控制入堆氣體的濕度。

為解決這一問題，市場上出現了采用鼓泡加濕和噴淋加濕的組合進行加濕的技術方案，如中國專利CN111525162B、CN202792334U就公開了這類加濕裝置，但這類加濕裝置大多局限在鼓泡加濕和噴淋加濕的簡單疊加，鼓泡加濕和噴淋加濕之間沒有關聯，且噴淋加濕仍然采用單流體噴嘴，會產生額外的噴淋能耗（通常在3KW左右），霧化顆粒的尺寸在300μm以上，且分布不均勻，霧化效果不佳，導致濕化氣體溫度分布的均勻性差，溫度調節的速度慢，濕度控制的精度低，在燃料電池測試系統變載時無法快速響應，入堆氣體往往伴隨有冷凝水產生或過干，入堆氣體的溫度誤差通常在±2℃，濕度誤差通常在±2%，難以滿足入堆要求。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的缺點，提供一種霧化顆粒的尺寸小、分布均勻性好的用于燃料電池測試系統的二流體加濕裝置。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是，用于燃料電池測試系統的二流體加濕裝置，包括：氣體供給管、連接在所述氣體供給管上的第一進氣管和第二進氣管，以及氣體分布管和二流體噴槍；所述氣體分布管上開設有若干氣孔，所述氣體分布管浸沒在儲液罐內的加濕液中，所述氣體分布管與伸入所述加濕液的第一進氣管連通；所述二流體噴槍的一端部具有第一流體進口和第二流體進口，另一端部設有噴嘴，所述第一流體進口與燃料電池測試系統的控溫回路管出口端連通，所述第二流體進口與所述第二進氣管連通，所述噴嘴伸入所述儲液罐并朝向下方，所述噴嘴的噴霧區域籠罩在加濕液液面上，所述二流體噴槍噴出的霧化顆粒的粒徑為30-60μm；所述第二進氣管的氣體流量大于所述第一進氣管的氣體流量。

優選地，所述氣體分布管沿所述儲液罐的橫截面呈網格化分布。

優選地，所述第二進氣管的氣體流量大于所述第一進氣管的氣體流量的四倍。