一种螺旋增湿器的制作方法

本实用新型实施例涉及燃料电池领域，尤其涉及一种螺旋增湿器。

背景技术：

质子交换膜燃料电池是一种燃料电池，在原理上相当于水电解的“逆”装置。其单电池由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜作为传递h+的介质，只允许h+通过，而h2失去的电子则从导线通过。工作时相当于一直流电源，阳极即电源负极，阴极即电源正极。

质子交换膜燃料电池采用的固体电解质，只有在有较高的含水量条件下才具有较高的电导率，才能取得较高的能量密度，但在电池的一般工业条件下水平衡难以达到，必须对电池进行增湿。从气体分子运动论出发，发现质子交换膜失水是因为膜两侧的蒸发导致的。对燃料电池的阳极，蒸发和从阳极到阴极水的净迁移导致失水，要维持水平衡就必须对电池进行增湿，而且增湿温度要高于电池的温度。所以为了使质子交换膜中水分保持一定，维持化学反应的持续发生，为反应气体增加湿度是一个亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种螺旋增湿器，在反应气体进入质子交换膜之前，对气体进行加湿，可保证气体在质子交换膜燃料发生反应时能够顺利进行，维持一个足够的湿度环境。

本实用新型实施例提供一种螺旋增湿器，包括：通水管道、通气管道、亲水性薄膜和多个喷嘴；

所述通气管道呈螺旋状，所述通水管道呈圆柱状，所述通气管道缠绕在所述通水管道的外壁上，所述通水管道用以通入高压水；

所述通水管道上设有多个第一通孔，所述通气管道上设有多个第二通孔，所述多个第一通孔上设有多个喷嘴，所述多个喷嘴通过所述多个第二通孔伸入到所述通气管道的内腔；

所述亲水性薄膜设置在所述通水管道的内壁上，所述亲水性薄膜用以通过水不通过氢气和惰性气体等其他气体。

在一种可行的方案中，该螺旋增湿器中所述多个喷嘴为雾化喷嘴。

在一种可行的方案中，该螺旋增湿器中所述喷嘴包括：固定部和喷射部；

所述固定部呈圆柱状，所述固定部穿设在所述第一通孔和第二通孔内，所述固定部与所述第一通孔和所述第二通孔进行螺纹连接；

所述喷射部呈圆锥状，所述喷射部伸入到所述通气管道的内腔中。

在一种可行的方案中，该螺旋增湿器还包括：湿度感应器和控制器；

所述通气管道设有第一进气口和第一出气口，所述第一进气口用以通入气体，所述第一出气口用以送出带有湿度的气体；

所述湿度感应器位于所述第一出气口处，所以湿度感应器用以感应从所述第一出气口所送出气体的湿度；

所述湿度感应器与所述控制器电性连接。

在一种可行的方案中，该螺旋增湿器还包括：回流装置；

所述回流装置位于所述通水管道的一侧，所述回流装置一端与所述第一进气口导通，所述回流装置的另一端与所述第一出气口导通。

在一种可行的方案中，该螺旋增湿器中所述回流装置包括：第一三通电磁阀、第二三通电磁阀和回流管；

所述第一三通电磁阀设有第二进气口、第二出气口和第三出气口，所述第二进气口与所述第一出气口导通，所述第二出气口外接送气导管；

所述第二三通电磁阀设有第三进气口、第四出气口和第五出气口，所述第三进气口与所述第三出气口通过回流管导通，所述第四出气口与所述第一进气口导通，所述第五出气口外接进气导管；

所述第一三通电磁阀和所述第二三通电磁阀与控制器电性连接。

在一种可行的方案中，该螺旋增湿器还包括：加热装置；

所述加热装置位于所述通水管道的进水口处，所述加热装置用于给所述通水管道内的水加热；

所述加热装置与所述控制器电性连接。

在一种可行的方案中，该螺旋增湿器还包括：温度检测器；

所述温度检测器位于所述通水管道的进水口和所述加热装置之间，所述温度检测器用以检测通过所述通水管道内水的温度；

所述温度检测器与所述控制器电性连接。

在一种可行的方案中，该螺旋增湿器所述亲水性薄膜的材质为聚乙烯醇薄膜。

基于上述方案可知，本实用新型的螺旋增湿器包括：通水管道、通气管道、亲水薄膜和多个喷嘴。其中通水管道呈圆柱状，通气管道呈螺旋状，通气管道缠绕在通水管道的外壁上。在通水管道上开有多个第一通孔，在通气管道上开有多个第二通孔，多个喷嘴固定在多个第一通孔上，且多个喷嘴的一端通过多个第二通孔伸入到通气管道的内腔中。在通水管道的内壁上固定有亲水性薄膜，亲水性薄膜与通水管道的内腔贴合。本实用新型的螺旋增湿器中通气管道缠绕在通水管道上，通水管道上有多个第一通孔，通气管道上开有多个第二通孔，第一通孔与第二通孔的位置重合，喷嘴通过第一通孔和第二通孔伸入到通气管道的内腔中，为通气管道通入水。由于亲水性薄膜只能通过水不能通过氢气，所以在喷嘴喷出水的过程中，水会往通气管道内移动，在通气管道内的气体无法通过喷嘴进入到通水管道中，保证了通水管道内水不掺杂其他的气体，起到只负责加湿气体的作用，保证了通过气体的湿度，维持了一个较为稳定的湿度环境。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一中的螺旋增湿器的正视图；

图2为本实用新型实施例一中的螺旋增湿器的侧视图一；

图3为本实用新型实施例一中的三通电磁阀的结构示意图；

图4为本实用新型实施例一中的螺旋增湿器的侧视图二；

图5为本实用新型实施例一中的喷嘴的局部示意图；

图6为本实用新型实施例一中的控制器连接图。

图中标号：

1、通水管道；11、第一通孔；12、进水口；13、出水口；2、通气管道；21、第二通孔；22、第一进气口；23、第一出气口；3、薄膜；4、喷嘴；41、固定部；42、喷射部；5、湿度感应器；6、回流装置；61、第一三通电磁阀；611、第二进气口；612、第二出气口；613、第三出气口；62、第二三通电磁阀；621、第三进气口；622、第四出气口；623、第五出气口；63、回流管；7、加热装置；8、温度检测器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通讯连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介的间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本实用新型实施例一中的螺旋增湿器的正视图；图2为本实用新型实施例一中的螺旋增湿器的侧视图一；图3为本实用新型实施例一中的三通电磁阀的结构示意图；图4为本实用新型实施例一中的螺旋增湿器的侧视图二；图5为本实用新型实施例一中的喷嘴的局部示意图；图6为本实用新型实施例一中的控制器连接图。

本实施例中的螺旋增湿器，包括：通水管道1、通气管道2、亲水薄膜3和多个喷嘴4。通气管道2为圆柱状，通水管道1中通过的水是通过高压水泵压运过来的水，所以具有很大的压力。通气管道2呈螺旋状，通气管道2以缠绕的方式固定在通水管道1的外壁上，通气管道2用来通入氢气。由于通气管道2缠绕在通水管道1上，所以通水管道1和通气管道2会有相贴合的一个弧面。通水管道1在与通气管道2相贴合的一面上开有多个第一通孔11，通气管道2在与通水管道1相贴合的一面上开有多个第二通孔21，由于通气管道2和通水管道1贴合，所以第一通孔11的位置和第二通孔21的位置重合，且通孔的横截面积大小相同。在每个第一通孔11上均安装有喷嘴4，每个喷嘴4的长度贯穿第一通孔11和第二通孔21，且喷嘴4的喷射位置伸入到了通气管道2的内腔中，当通水管道1中充满高压水时，水通过喷嘴4喷射在通气管道2中，使通过通气管道2的氢气具有一定的湿度。由于在通水管道1上设有多个喷嘴4，增加了氢气被喷射的次数，使氢气能更具有湿度。在通水管道1的内壁上固定有亲水性薄膜3，此薄膜3可以通过水但是不能通过氢气。薄膜3贴合在通水管道1的内壁上，通水管道1内的水先渗透过薄膜3之后，再进入到喷嘴4中，通过喷嘴4将水喷射进通气管道2中去。由于此亲水性薄膜3只能透过水不能透过氢气，所以在喷嘴4喷水的同时，可以有效的防止氢气通过喷嘴4进入到通水管道1中，导致通水管道1中除了水还含有氢气，减少了后续水和氢气的分离操作，也增大了水的循环使用能力。

通过上述内容不难发现，本实用新型的螺旋增湿器包括：通水管道1、通气管道2、亲水薄膜3和多个喷嘴4。其中通水管道1呈圆柱状，通气管道2呈螺旋状，通气管道2缠绕在通水管道1的外壁上。在通水管道1上开有多个第一通孔11，在通气管道2上开有多个第二通孔21，多个喷嘴4固定在多个第一通孔11上，且多个喷嘴4的一端通过多个第二通孔21伸入到通气管道2的内腔中。在通水管道1的内壁上固定有亲水性薄膜3，亲水性薄膜3与通水管道1的内腔贴合。本实用新型的螺旋增湿器中通气管道2缠绕在通水管道1上，通水管道1上有多个第一通孔11，通气管道2上开有多个第二通孔21，第一通孔11与第二通孔21的位置重合，喷嘴4通过第一通孔11和第二通孔21伸入到通气管道2的内腔中，为通气管道2通入水。由于亲水性薄膜3只能通过水不能通过氢气，所以在喷嘴4喷出水的过程中，水会往通气管道2内移动，在通气管道2内的气体无法通过喷嘴4进入到通水管道1中，保证了通水管道1内水不掺杂其他的气体，起到只负责加湿气体的作用，保证了通过气体的湿度，维持了一个较为稳定的湿度环境。

可选地，在本实施例中的多个喷嘴4为雾化喷嘴4。雾化喷嘴4的作用是使水雾化，形成直径很小的液雾，以增加水和所通过的氢气的接触面积，达到快速蒸发和掺混的目的。

可选地，在本实施例中，喷嘴4包括：固定部41和喷射部42。其中固定部41呈圆柱状，喷射部42呈圆锥状。在通水管道1上开有第一通孔11，在通气管道2上开有第二通孔21，固定部41穿设在第一通孔11和第二通孔21中。在第一通孔11的内壁和在第二通孔21的内壁上均有内螺纹，在圆柱部的外壁上设有外螺纹，固定部41与第一通孔11和第二通孔21通过螺纹连接。喷射部42位于圆柱部的上方，固定部41贯穿第一通孔11和第二通孔21，所以喷射部42可伸入进通气管道2的内腔中去。从通水管道1流经的水，通过固定部41，再由喷射部42喷出，从而将水喷射进通气管道2的内腔中去。

可选地，在本实施例中，此螺旋增湿器还包括：湿度感应器5、回流装置6和控制器(图中未示)。在通气管道2上设有第一进气口22和第一出气口23，氢气从第一进气口22进入到通气管道2中去，再由第一出气口23中出来，此时，由于多个喷嘴4的作用使通过通气管道2的氢气带有一定的湿度。在第一出气口23处安装有湿度感应器5，湿度感应器5用来检验从第一出气口23中出来的氢气的湿度。湿度感应器5与控制器(图中未示)电性连接。

回流装置6位于通水管道1的一侧，回流装置6的一端与第一进气口22导通，另一端与第一出气口23导通。回流装置6包括：第一三通电磁阀61、第二三通电磁发和回流管63。第一三通电磁阀61和第二三通电磁阀62与控制器(图中未示)电性连接。第一三通电磁阀61上设有第二进气口611、第二出气口612和第三出气口613，第二三通电磁阀62上设有第三进气口621、第四出气口622和第五出气口623。其中第二进气口611与第一出气口23导通，且湿度感应器5位于第一出气口23和第二进气口611之间，第二出气口612外接送气导管。第二三通电磁阀62上的第三进气口621与第三出气口613之间通过回流管63导通，第四出气口622与第一进气口22导通，第五出气口623外接进气导管。最初氢气从第五出气口623进入第二三通电磁阀62后，经过第四出气口622和第一进气口22进入到通气管道2中，然后经过加湿的氢气通过第一出气口23后再经过湿度感应器5，如果此时湿度感应器5检测到通过的氢气满足预设的湿度值的要求，则会向控制器(图中未示)发送信号，控制器(图中未示)控制第一三通电磁阀61，使第三出气口613关闭，让带有湿度的氢气从第二出气口612中出去。如果湿度感应器5检测到此时的氢气的湿度不满足湿度感应器5预设值，则湿度感应器5向控制器(图中未示)发送信号，使控制器(图中未示)控制第一三通电磁阀61的第二出气口612关闭，同时开启第三出气口613，使带有一定湿度的氢气从第三出气口613中出来，再通过回流管63进入到第三进气口621中，控制器(图中未示)控制第二三通电磁阀62的第五出口关闭，使带有一定湿度的氢气通过第四出气口622进入到第一进气口22中，在重新回到通气管道2中继续加湿。通过湿度感应器5检测通气管道2中氢气的湿度，再由湿度感应器5向控制器(图中未示)发送信号，使满足湿度要求的氢气通过第二出气口612送出去，或者使不满足湿度要求的氢气通过回流管63再次回到通气管道2的第一进气口22重新进行再一次加湿。这一增湿循环过程可保证氢气的湿度，使带有一定湿度的氢气利用最大化。

可选地，在本实施例中，此螺旋增湿器还包括：加热装置7。加热装置7与通水管道1的进水口12导通，加热装置7与控制器(图中未示)电性连接。由于质子交换膜燃料电池内部最适宜的反应温度为80℃到100℃，所以如果反应的氢气温度过低，则会进一步影响质子膜中的化学反应的进行。所以为了保证氢气的温度，可在给氢气加湿的过程中使用热水，从而不仅保证了在不降低氢气原有的温度的基础上，给氢气保温的作用。水在进入到通水管道1时，先经过加热装置7，加热装置7将水加热到一定的温度后，再将水送往通水管道1中去。

可选地，在本实施例中，此螺旋增湿器还包括：温度检测器8，温度检测器8与控制器(图中未示)电性连接。温度检测器8位于加热装置7和通水管道1的进水口12之间。当从加热装置7输送过来的水的温度超过了温度检测器8的预设温度时，温度检测器8会向控制器(图中未示)发送信号，由于加热装置7与控制器(图中未示)电性连接，所以当控制器(图中未示)接收到温度检测器8传来的信号后，控制器(图中未示)控制加热装置7，使加热装置7停止加热。

可选地，在本实施例中，紧贴着通水管道1内壁的亲水性薄膜3的材质为聚乙烯醇薄膜3。此聚乙烯醇薄膜3致密性好、结晶度高和粘接力强，制成的薄膜3柔韧平滑、耐油、耐溶剂、耐磨耗和气体阻透性好，且具有很好的耐水性。所以当聚乙烯醇薄膜3固定在通水管道1的内壁后，水可以通过聚乙烯醇薄膜3进入到喷嘴4中，从而被喷射到通气管道2中，且在水被喷射的同时，氢气无法通过聚乙烯醇薄膜3进入到通气管道2中，防止了通气管道2中液体的掺杂，且避免了的氢气回收问题。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一特征和第二特征直接接触，或第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。

而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任意一个或者多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。