[發明專利]增濕器的濕度估算方法、裝置、介質、設備及燃料電池

有效

• 申請號: 202310065514.4
• 申請日: 2023-02-06
• 公開（公告）號: CN115810773B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 張震;楊磊;高云峰
• 申請（專利權）人: 江蘇重塑能源科技有限公司;上海重塑能源科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04119
• 分類號: H01M8/04119;H01M8/04992;H01M8/0438;H01M8/04492;H01M8/04828
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 張欣欣

本申請提供的增濕器的濕度估算方法、裝置、介質、設備及燃料電池中，該增濕器包括隔膜，隔膜用于將水蒸氣從增濕器的濕側擴散到干側；增濕器的濕側包括濕側入口，增濕器的干側包括干側出口，獲取濕側入口的第一水蒸氣分壓、干側的氣體參數以及隔膜的材料參數，基于這些參數，確定出干側出口位置的第三水蒸氣分壓，從而不用直接使用濕度傳感器對干側出口位置進行檢測的條件下，預估出該位置的空氣濕度。

技術領域

本申請涉及燃料電池領域，具體而言，涉及一種增濕器的濕度估算方法、裝置、介質、設備及燃料電池。

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。由于燃料電池的電堆使用燃料和氧氣作為原料，同時沒有機械傳動部件，故具有能量轉換效率高、零排放、使用壽命長等優點。

其中，電堆中的質子交換膜需要有水蒸氣持續對其進行保濕，才能正常工作，因此，燃料電池通常還包括有用于調節進入電堆氣體濕度的增濕器，并且增濕器實際增濕效果對燃料電池的性能和壽命有較大影響。

然而，電堆氣體入口位置處于高溫高濕的濕氣環境，用于直接測量空氣濕度的濕度傳感器（或露點傳感器）難以在此處長期可靠地工作。

發明內容

為了克服現有技術中的至少一個不足，本申請提供一種增濕器的濕度估算方法、裝置、介質、設備及燃料電池，用于間接估算從增濕器進入電堆的空氣濕度，具體包括：

第一方面，本申請提供一種增濕器的濕度估算方法，所述增濕器包括隔膜，所述隔膜用于將水蒸氣從增濕器的濕側擴散到干側；所述增濕器的濕側包括濕側入口，所述增濕器的干側包括干側出口，所述方法包括：

獲取所述濕側入口的第一水蒸氣分壓、所述隔膜的材料參數以及所述干側的氣體參數；

根據所述第一水蒸氣分壓、所述材料參數及所述氣體參數，得到所述干側出口的第三水蒸氣分壓。

采用該方法，利用該增濕器濕側入口的第一水蒸氣分壓、隔膜的材料參數以及干側的氣體參數，確定出干側出口位置的第三水蒸氣分壓，從而不用直接使用濕度傳感器對干側出口位置進行檢測的條件下，預估出該位置的空氣濕度。

作為第一方面的可選實施方式，所述增濕器的干側還包括有干側入口，所述氣體參數包括所述干側的總氣壓、所述干側的氣體流量、所述干側入口的第二水蒸氣分壓，所述根據所述第一水蒸氣分壓、所述材料參數及所述氣體參數，得到所述干側出口的第三水蒸氣分壓，包括：

根據所述第一水蒸氣分壓、所述總氣壓、所述氣體流量、所述第二水蒸氣分壓以及所述材料參數，得到所述干側出口的第三水蒸氣分壓，其中，所述第三水蒸氣分壓與所述第二水蒸氣分壓之間的壓差與擴散到所述干側的水擴散通量成正相關。

在該實現方式中，基于第三水蒸氣分壓與所述第二水蒸氣分壓之間的壓差與擴散到所述干側的水擴散通量成正相關的關系，間接求解出干側出口的第三水蒸氣分壓。

作為第一方面的可選實施方式，所述材料參數包括所述隔膜的擴散速率、所述隔膜的厚度以及所述隔膜的面積。

在該實現方式中，利用以上與擴散通量相關的多個參數，以提升對擴散通量的計算精度。

作為第一方面的可選實施方式，所述第一水蒸氣分壓、所述總氣壓、所述氣體流量、所述第二水蒸氣分壓以及所述材料參數與所述第三水蒸氣分壓之間滿足以下關系：

式中，表示所述隔膜的目標擴散速率，表示所述隔膜的面積，表示所述隔膜的厚度，表示所述第一水蒸氣分壓，表示所述第三水蒸氣分壓，表示所述干側的氣體流量，表示所述干側的總氣壓，表示所述第二水蒸氣分壓。