专利名称：燃料电池的增湿系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池的增湿系统。
背景技术：
目前，质子交换膜燃料电池中所用的质子交换膜，在电池运行过程中需要有水分子存在，因为只有水化的质子才可以自由的穿透质子交换膜，从膜电极阳极到达电极阴极参加电化学反应，如果燃料电池缺水，将导致质子无法穿过质子交换膜，电极内阻急剧增加，电池性能急剧下降，为了使质子交换膜保持使质子从膜电极阳极到达电极阴极的传输能力，需要对质子交换膜增湿，增湿不足，质子交换膜传输能力差，影响电池性能；但是，过分增湿，会淹没电极，同样也会导致电池性能的下降；因此对质子交换膜增湿是质子交换膜燃料电池的关键技术。目前应用于质子交换膜燃料电池的增湿大多采用膜增湿，膜增湿器有与燃料电池做在一起的，也有单独的膜管，但是，这些设备往往结构复杂、成本较高，同时由于膜增湿器是由水通过膜渗透对氧化剂进行增湿，因此增湿效率不高。另外，经对现有技术的文献检索发现，专利申请号为200910061225. 7，授权公告号是CN101510619B，专利名称为带多孔板增湿器的负压增湿车载燃料电池系统，该专利提出的负压增湿车载燃料电池系统，包括空气压缩机、多孔板增湿器和燃料电池电堆，该多孔板增湿器里的空气和燃料电池电堆的尾气通过多孔板进行水分的扩散，有效的对进入增湿器的空气进行增湿，同时实现了燃料电池电堆尾气中水分的有效回收，其不足之处在于系统复杂，运行成本高、可靠性差，同时不能实现全面的利用燃料电池电堆尾气中的热量及水分。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有质子交换膜燃料电池增湿系统中膜增湿器增湿效率不高以及非膜增湿器系统复杂、运行成本高等不足，提供一种增湿效率高、结构简单、 运行成本低的燃料电池的增湿供气系统，该系统充分利用燃料电池电堆尾气中的热量及水分，降低了系统能耗，进一步提高了燃料电池系统工作效率和稳定性。本发明是通过以下技术方案实现的
本发明涉及的燃料电池的增湿供气系统，包括风机，还包括增湿器、水泵、温湿度探头以及与所述风机、水泵、温湿度探头相连的控制器；所述增湿器内设有隔板将其分成不相通的上、下部，所述增湿器上部构成空气进气通道，一侧与所述风机通过管路连接，另一侧与燃料电池电堆的进气口管路连接；所述增湿器的下部构成尾气排放通道，一侧与燃料电池电堆的出气口通过管路连接，另一侧直接排空；所述温湿度探头设置在所述增湿器上部与燃料电池电堆的进气口相连接的管路上，所述水泵的进口与所述增湿器的下部构成的尾气排放通道相连，所述水泵的出口与设置在所述增湿器上部构成的空气进气通道上方的增湿管路相连，所述增湿管路朝向增湿器内部方向设置有喷淋头。
优选的，所述增湿器内还设有竖向并列的真空热管。优选的，所述增湿器的下部构成的尾气排放通道的下方设有储水槽。优选的，所述风机的进口前设有过滤器。优选的，所述温湿度传感器采用SHT75数字式温湿度传感器。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果
1、直接利用燃料电池电堆排放的尾气中的液态水通过喷淋头对进入燃料电池电堆的气体进行增湿，简化了燃料电池电堆的辅助系统，降低了系统能耗，进一步提高了燃料电池系统工作效率和稳定性。2、增湿器内设置真空热管，通过热交换利用燃料电池电堆排放的尾气热量对进入燃料电池电堆的气体进行加温；同时通过尾气温度的降低使得尾气中的水分进一步液化， 使得对进入燃料电池电堆气体的增湿更加充分、有效。3、通过设置储水槽，使得燃料电池电堆排放的尾气中水汽分离更彻底，更好的保障了本发明系统的增湿效果。
图1为本发明的结构示意图2为本发明的增湿器内部结构示意其中，1 风机，2 增湿器，3 水泵，4 温湿度探头，5 控制器，6 隔板，7 空气进气通道，8 尾气排放通道，9 燃料电池电堆，10 过滤器，11 增湿管路，12 喷淋头，13 真空热管，14:储水槽。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。
实施例如图1、图2所示，燃料电池的增湿供气系统，包括风机1，还包括增湿器2、水泵3、 温湿度探头4以及与所述风机1、水泵3、温湿度探头4相连的控制器5 ；所述增湿器2内设有隔板6将其分成不相通的上、下部，所述增湿器2上部构成空气进气通道7，一侧与所述风机1通过管路连接，另一侧与燃料电池电堆9的进气口管路连接；所述增湿器2的下部构成尾气排放通道8，一侧与燃料电池电堆9的出气口通过管路连接，另一侧直接排空；所述温湿度探头4设置在所述增湿器2上部与燃料电池电堆9的进气口相连接的管路上，所述水泵3的进口与所述增湿器2的下部构成的尾气排放通道8相连，所述水泵3的出口与设置在所述增湿器2上部构成的空气进气通道7上方的增湿管路11连，所述增湿管路11朝向增湿器2内部方向设置有喷淋头12。系统工作时，通过水泵3将尾气排放通道8中尾气中的液态水抽送至增湿管路11，并通过喷淋头12雾化喷淋至空气进气通道7，给进入燃料电池电堆9的气体增湿。在简化增湿系统、降低了系统能耗，进一步提高了燃料电池系统工作效率的同时实现了燃料电池电堆尾气中水分的有效回收。在本实施例中，控制器5通过温湿度探头4检测进入燃料电池电堆9的气体的温度、湿度，当温度、湿度低于设定的下限值时，打开水泵3抽取液态水；当温度、湿度高于设定的上限值时，水泵3停止抽水。温湿度探头4采用SHT75数字式温湿度传感器，该温湿度传感器具备高精度和迅速的响应时间(湿度测量精度士 1.8%RH，温度测量精度 士0. 3°C，响应时间<8s，低功耗(typ. 30 μ W))，从而保障了本发明系统的稳定性。如图2所示，所述增湿器2还设有竖向并列的真空热管13，通过热交换利用燃料电池电堆9排放的尾气热量对进入燃料电池电堆9的气体进行加温使喷淋头12喷出的雾化水中未完全雾化的部分进一步汽化；同时尾气温度的降低使得尾气中的水分进一步液化， 产生更多的液态水，使得对进入燃料电池电堆9气体的增湿更加充分、有效。此外，由于真空热管13对进入燃料电池电堆9的气体加温使用的热量来自于燃料电池堆9排出的热量， 保证加温的温度低于该燃料电池堆9排出的尾气温度，从而不会出现加温过高，保障了本发明系统工作的安全性。在本实施例中，所述增湿器2下部构成的尾气排放通道8的下方设有储水槽14。 通过设置储水槽14收集尾气排放通道8中的液态水，使得燃料电池电堆排放的尾气中水汽分离更彻底，进一步使得水泵3抽送至增湿管路11的液态水不会掺入水汽及其他杂质，更好的保障了喷淋效果，从而更好的保障了本发明系统的增湿效果。在本实施例中，所述风机1的进口前设有过滤器10，过滤掉气体中的灰尘等杂质， 使得进入燃料电池电堆9的发生反应的气体纯度提高，从而保障了燃料电池电堆的工作效率。
权利要求
1.一种燃料电池的增湿供气系统，包括风机，其特征在于还包括增湿器、水泵、温湿度探头以及与所述风机、水泵、温湿度探头相连的控制器；所述增湿器内设有隔板将其分成不相通的上、下部，所述增湿器上部构成空气进气通道，一侧与所述风机通过管路连接，另一侧与燃料电池电堆的进气口管路连接；所述增湿器的下部构成尾气排放通道，一侧与燃料电池电堆的出气口通过管路连接，另一侧直接排空；所述温湿度探头设置在所述增湿器上部与燃料电池电堆的进气口相连接的管路上，所述水泵的进口与所述增湿器的下部构成的尾气排放通道相连，所述水泵的出口与设置在所述增湿器上部构成的空气进气通道上方的增湿管路相连，所述增湿管路朝向增湿器内部方向设置有喷淋头。
2.根据权利要求1所述的燃料电池的增湿供气系统，其特征在于所述增湿器内还设有竖向并列的真空热管。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池的增湿供气系统，其特征在于所述增湿器的下部构成的尾气排放通道下方设有储水槽。
4.根据权利要求1所述的燃料电池的增湿供气系统，其特征在于所述风机的进口前设有过滤器。
5.根据权利要求1所述的燃料电池的增湿供气系统，其特征在于所述温湿度传感器采用SHT75数字式温湿度传感器。
全文摘要
本发明公开了一种燃料电池的增湿供气系统，包括与风机、水泵、温度探头相连的控制器和增湿器；所述增湿器内设有隔板将其分成不相通的上、下部，所述上部构成空气进气通道，一侧与所述风机通过管路连接，另一侧与燃料电池电堆的进气口管路连接；所述下部构成尾气排放通道，一侧与燃料电池电堆的出气口通过管路连接，另一侧直接排空；温湿度探头设置在增湿器上部与燃料电池电堆的进气口相连接的管路上，所述水泵的进口与所述尾气排放通道相连，所述水泵的出口与设置在所述空气进气通道上方的增湿管路相连，所述增湿管路朝向增湿器内部方向设置有喷淋头。与现有技术相比，本发明充分利用燃料电池电堆尾气中的热量及水分，降低了系统能耗，提高了燃料电池系统工作效率和稳定性。
文档编号H01M8/04GK102324537SQ20111025461
公开日2012年1月18日 申请日期2011年8月31日 优先权日2011年8月31日
发明者不公告发明人 申请人:上海尧豫实业有限公司