專利名稱：用于燃料電池的膜增濕器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于燃料電池的增濕器，尤其涉及一種利用芳綸紙制造的用于燃料電池的膜增濕器。
背景技術(shù)：
燃料電池是一種將儲(chǔ)存在燃料(如，氫氣)和氧化劑(如，氧氣)的化學(xué)能，通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，具有效率高、環(huán)境友好、維修性好、使用方便、燃料多樣化、響應(yīng)速度快、功率范圍廣、發(fā)電單元模塊化、部分負(fù)荷時(shí)性能優(yōu)異等特點(diǎn)，非常適合作為移動(dòng)式和分散式電源使用。作為燃料電池的一種，質(zhì)子交換膜燃料電池還具有啟動(dòng)快、壽命長(zhǎng)、比能量高、操作溫度低、響應(yīng)速度快、電解質(zhì)無(wú)腐蝕，無(wú)泄漏等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊，市場(chǎng)潛力大，對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)、環(huán)境保護(hù)及經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展均有重要意義。質(zhì)子交換膜燃料 電池在工作時(shí)，陰極進(jìn)氣(空氣)的濕度對(duì)電池的性能有很大的影響當(dāng)進(jìn)氣濕度較低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電解質(zhì)膜(質(zhì)子交換膜)的干化，膜的質(zhì)子傳導(dǎo)能力與其含水量(潤(rùn)濕狀態(tài))關(guān)系密切，只有當(dāng)膜處于良好的潤(rùn)濕狀態(tài)時(shí)，才具有高的質(zhì)子傳導(dǎo)能力，因此膜的干化會(huì)造成其質(zhì)子傳導(dǎo)能力下降，接觸電阻與歐姆電阻增大，輸出電壓減少，干化嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致膜的破裂，嚴(yán)重威脅到電池的安全運(yùn)行。當(dāng)進(jìn)氣濕度過(guò)高時(shí)，電池運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的水不能被順利排出，形成陰極水淹現(xiàn)象，水淹會(huì)使陰極反應(yīng)氣體(氧氣)分布不均勻，阻礙氧氣向活化催化點(diǎn)傳輸，同時(shí)，液態(tài)水淹蓋了一部分活化催化表面，使其不能催化電化學(xué)反應(yīng)，降低催化劑的使用率，致使電池性能下降；而且由于水的時(shí)而集聚，時(shí)而被氣體帶出擴(kuò)散層，水淹還會(huì)使電池的輸出電壓產(chǎn)生振蕩。因此，進(jìn)氣濕度控制在質(zhì)子交換膜燃料電池運(yùn)行中至關(guān)重要，是重要的控制環(huán)節(jié)之一。對(duì)陰極進(jìn)氣的濕度控制主要采用增濕器，增濕器不但對(duì)進(jìn)氣濕度進(jìn)行控制，還承擔(dān)對(duì)進(jìn)氣進(jìn)行預(yù)熱，以使電堆具有更高的初始催化效率。目前實(shí)際運(yùn)用中的增濕器大致可以分為兩種一種是焓輪增濕器，另一種是膜增濕器。焓輪增濕器主要由焓輪、殼體、電機(jī)、擋板等組成，焓輪由蜂窩陶瓷制成。焓輪增濕器具有成本低、技術(shù)成熟、易于制造、廢熱利用率高、增濕程度容易調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。但陶瓷材料制作的焓輪仍存在有密度大、耐磨程度低、進(jìn)排氣易互通，系統(tǒng)復(fù)雜程度高等缺點(diǎn)。膜增濕器的核心材料是滲透膜，其工作原理是燃料電池的濕熱排氣流經(jīng)膜的一側(cè)，新鮮空氣流經(jīng)膜的另一側(cè)，水分在膜的一側(cè)被吸收，然后在濃度差的作用下擴(kuò)散到另一側(cè)，最后蒸發(fā)至進(jìn)氣中，同時(shí)熱量也在溫差的作用下由排氣轉(zhuǎn)移到進(jìn)氣中，這樣即完成對(duì)進(jìn)氣的增濕加熱。通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司在所述的中國(guó)專利“燃料電池膜增濕器板設(shè)計(jì)”(公開(kāi)號(hào)CN101409352A)，采用的是一種用于燃料電池的膜增濕器板，包括從擴(kuò)散介質(zhì)形成的大致平面頂層，從擴(kuò)散介質(zhì)形成的大致平面底層和大致平面細(xì)長(zhǎng)帶狀物陣列，而細(xì)長(zhǎng)帶狀物陣列布置在頂層和底層之間，形成多個(gè)流動(dòng)通道，通過(guò)這些流動(dòng)通道和膜的擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)兩種氣體濕的交換?，F(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社在中國(guó)專利中所述的“用于燃料電池的混合增濕器”(公開(kāi)號(hào)CN 101154737A)類似于膜擴(kuò)散增濕，采用管束的管道壁，通過(guò)氣體擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)兩種氣體濕和熱的交換，是一種超濾膜結(jié)構(gòu)的增濕器。其新鮮空氣從增濕器圓柱形外殼的一側(cè)流入，而熱濕熱空氣從另一側(cè)流出，在圓柱形外殼內(nèi)含有多個(gè)增濕管，為新鮮空氣增濕，再通過(guò)加熱器為濕熱空氣加熱實(shí)現(xiàn)濕氣增熱，而殘余空氣可以通過(guò)圓柱形增濕器的出口排出。膜增濕器制備工藝成熟，具有結(jié)構(gòu)緊湊、壓降小和易于操作等優(yōu)點(diǎn)。但目前所使用的膜以有機(jī)膜為主，其價(jià)格昂貴、易變形、耐壓程度差，長(zhǎng)時(shí)間使用之后膜易破損，造成進(jìn)排氣互通。而且，對(duì)于車載的大功率燃料電池而言，所需要的膜增濕器一般體積較大，通常采用有機(jī)膜的膜增濕器的重量較大，使其應(yīng)用受到了一定的限制，特別是在車載的大功率燃料電池這種對(duì)重量比較敏感的場(chǎng)合。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開(kāi)發(fā)一種性能優(yōu)良、運(yùn)行成本較低、使用壽命長(zhǎng)、 質(zhì)量較輕的膜增濕器。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于燃料電池的膜增濕器，能夠有效的為燃料電池的進(jìn)氣增濕加熱，更好的發(fā)揮燃料電池的性能，而且制備工藝簡(jiǎn)單，壓降低，使用壽命長(zhǎng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于燃料電池的膜增濕器，包括圓柱形殼體、增濕管、第一擋板和第二檔板；所述增濕管為兩層結(jié)構(gòu)，外層為芳綸紙管，內(nèi)層為不銹鋼篩網(wǎng)，所述增濕管的兩端分別固定在所述第一擋板和所述第二檔板上，密封于所述圓柱形殼體內(nèi)部，形成管程和殼程。進(jìn)一步地，其中，所述圓柱形殼體的兩個(gè)底面分別設(shè)有新鮮空氣入口和新鮮空氣出口，側(cè)面分別設(shè)有濕熱空氣入口和濕熱空氣出口。進(jìn)一步地，其中，所述第一擋板和所述第二擋板均為圓形多孔板，所述第一擋板和所述第二擋板的半徑與所述圓柱形殼體的底面直徑相同，且所述第一擋板和所述第二擋板上具有均勻分布的相對(duì)應(yīng)的圓形孔洞，所述第一擋板和所述第二擋板均置于所述圓柱形殼體內(nèi)部，與所述圓柱形殼體的內(nèi)壁相切，且相切位置均采用密封墊密封；所述第一擋板位于所述新鮮空氣入口與所述濕熱空氣出口之間，所述第二擋板位于所述新鮮空氣出口與所述濕熱空氣入口之間。進(jìn)一步地，其中，所述增濕管為圓柱形管體，其直徑與所述第一擋板和所述第二擋板上的所述圓形孔洞的直徑相同；所述增濕管的個(gè)數(shù)與所述第一擋板和所述第二擋板上的所述圓形孔洞的個(gè)數(shù)相同；所述增濕管彼此間隔特定距離且互相平行。進(jìn)一步地，其中，所述管程為增濕管的內(nèi)部空間。所述殼程為增濕管與圓柱形殼體之間的空間。進(jìn)一步地，其中，所述芳綸紙管的層數(shù)為1-5層。具體層數(shù)根據(jù)實(shí)際的換濕效果和透氣性要求而定；要求換濕效果好，芳綸紙的層數(shù)為1-2層，對(duì)透氣性限制嚴(yán)格，芳綸紙的層數(shù)為4-5層。本發(fā)明還提供了一種燃料電池裝置，包括本發(fā)明中上述的膜增濕器。進(jìn)一步地，其中，所述燃料電池裝置還包括鼓風(fēng)機(jī)、氣體閥門、氣體傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、燃料電池堆和水分離器。進(jìn)一步地，其中，所述燃料電池裝置的增濕步驟包括新鮮空氣經(jīng)由所述鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)入所述燃料電池裝置，然后經(jīng)過(guò)所述氣體閥門，通過(guò)所述氣體傳感器測(cè)量壓力，經(jīng)由新鮮空氣入口進(jìn)入所述膜增濕器中的管程進(jìn)行增濕加熱，增濕加熱后的空氣經(jīng)由所述膜增濕器的新鮮空氣出口，經(jīng)過(guò)所述溫度傳感器和所述濕度傳感器測(cè)量溫度和濕度后，進(jìn)入所述燃料電池堆的陰極；同時(shí)，氫氣經(jīng)由氫氣入口進(jìn)入所述燃料電池堆的陽(yáng)極，與所述陰極中的氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，反?yīng)得到的水通過(guò)所述水分離器上的閥門分離出所述燃料電池裝置，反應(yīng)得到的電堆排氣通過(guò)所述膜增濕器側(cè)面的濕熱空氣入口進(jìn)入增濕器的殼程，對(duì)所述管程內(nèi)部的新鮮空氣進(jìn)行增濕加熱，最 后廢氣經(jīng)由所述膜增濕器側(cè)部的濕熱空氣出口排出所述燃料電池裝置。其中，所述電堆排氣是指燃料電池堆的陰極中的氧氣與陽(yáng)極中的氫氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)得到的產(chǎn)物。本發(fā)明用于燃料電池的膜增濕器通過(guò)向管程和殼程輸送兩種不同的氣體，通過(guò)增濕管的管壁進(jìn)行濕度和溫度交換。在增濕過(guò)程中，其中新鮮空氣流入膜增濕器的管程，即增濕管內(nèi)部空間，新鮮空氣被增濕管增濕，并被加熱；與此同時(shí)，電推排氣流經(jīng)膜增濕器的殼程，即增濕管和圓柱形殼體之間的空間，增濕管被加熱，并吸附電堆排氣中的水，新鮮空氣與電推排氣通過(guò)增濕管交換熱量和水分。本發(fā)明用于燃料電池的膜增濕器采用芳綸紙作為滲透膜，芳綸紙是由芳綸纖維深加工而成的特種紙，芳綸紙除具有超高強(qiáng)度、高模量和耐高溫、阻燃、電絕緣、耐酸耐堿、重量輕等優(yōu)良性能，其化學(xué)穩(wěn)定性好，化學(xué)結(jié)構(gòu)異常穩(wěn)定，具有優(yōu)良的抗水解和抗蒸汽腐蝕性，且吸濕性好，芳綸紙的吸濕量能達(dá)到自身重量的2-10倍。因此，本發(fā)明用于燃料電池的膜增濕器，可以保證較好的換濕效果；無(wú)需使用昂貴的聚合物膜材料，成本較低；增濕和加熱的有效面積大，水汽擴(kuò)散通量高，增濕器效率高，體積??；由于芳綸紙密度小，本發(fā)明用于燃料電池的膜增濕器的重量較輕，特別是對(duì)于在汽車上應(yīng)用這種對(duì)重量比較敏感的場(chǎng)合更加有利；本發(fā)明用于燃料電池的膜增濕器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易制造，維修方便，具有較高的可靠性；使用壽命長(zhǎng)，能夠很好的滿足燃料電池系統(tǒng)高效率、長(zhǎng)期運(yùn)行的要求。以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說(shuō)明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。


圖1是本發(fā)明用于燃料電池的膜增濕器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明用于燃料電池的膜增濕器的截面圖；圖3是本發(fā)明用于燃料電池的膜增濕器中增濕管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明用于燃料電池的燃料電池裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，1-圓柱形殼體；2_增濕管；3_第一擋板；4_第二擋板；5_新鮮空氣入口 ；6-新鮮空氣出口 ；7_濕熱空氣入口 ；8_濕熱空氣出口 ；9_芳綸紙管；10_不銹鋼篩網(wǎng)；11-新鮮空氣；12_鼓風(fēng)機(jī)；13_氣體閥門；14_氣體傳感器；15_增濕器；16_電堆供氣；17-溫度傳感器；18_濕度傳感器；19_燃料電池堆；20_電堆排氣；21_廢氣；22_水分離器;23-閥門；24_氫氣入口 ；25_氫氣出口。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。圖1和圖2分別給出了本發(fā)明用于燃料電池的膜增濕器的結(jié)構(gòu)示意圖和截面圖。如圖1所示，本發(fā)明用于燃料電池的膜增濕器包括圓柱形殼體1、容納在圓柱形殼體I內(nèi)部的增濕管2、第一擋板3、第二擋板4。本發(fā)明用于燃料電池的膜增濕器為管殼式結(jié)構(gòu)，含有管程和殼程，管程為增濕管2內(nèi)部空間，殼程為增濕管2與圓柱形殼體I之間的空間。本發(fā)明用于燃料電池的膜增濕器通過(guò)向管程和殼程輸送兩種不同的氣體，通過(guò)增濕管2的管壁進(jìn)行濕度和溫度交換。其中，圓柱形殼體I的兩個(gè)底面分別設(shè)有新鮮空氣入口 5和新鮮空氣出口 6，側(cè)面 分別設(shè)有濕熱空氣入口 7和濕熱空氣出口 8。第一擋板3和第二擋板4均為圓形多孔板，其半徑與圓柱形殼體I的底面直徑相同，且第一擋板3和第二擋板4上具有均勻分布的相對(duì)應(yīng)的圓形孔洞。第一擋板3和第二擋板4均置于圓柱形殼體I內(nèi)部，與圓柱形殼體I的內(nèi)壁相切，且相切位置均采用密封墊密封。第一擋板3位于圓柱形殼體I的第一底面與濕熱空氣出口 8之間,第二擋板4位于圓柱形殼體I的第二底面與濕熱空氣入口 7之間。位于圓柱形殼體I內(nèi)部的增濕管2的數(shù)量與第一擋板3和第二檔板4上圓形孔洞的數(shù)量相同，增濕管2彼此間隔特定距離且互相平行(如圖2所示)，分別固定在圓柱形殼體I內(nèi)部的第一擋板3和第二檔板4上，接頭采用密封墊密封，防止經(jīng)由新鮮空氣入口 5進(jìn)入膜增濕器內(nèi)部的新鮮空氣與經(jīng)由濕熱空氣入口 7進(jìn)入膜增濕器內(nèi)部的濕熱空氣互通。如圖3所示，增濕管為圓柱形管體，其直徑與第一擋板3和第二擋板4上的圓形孔洞的直徑相同。增濕管為兩層結(jié)構(gòu)，外層為芳綸紙管9，內(nèi)層為不銹鋼篩網(wǎng)10。本發(fā)明的膜增濕器的制作過(guò)程包括以下步驟a)用芳綸紙包覆不銹鋼篩網(wǎng)10，并由不銹鋼絲將芳綸紙固定在不銹鋼篩網(wǎng)10上，在不銹鋼篩網(wǎng)10外層形成芳綸紙管9，制得增濕管，其中芳綸紙的層數(shù)為1-5層，具體層數(shù)根據(jù)實(shí)際的換濕效果和透氣性要求而定；要求換濕效果好，芳綸紙的層數(shù)為1-2層，對(duì)透氣性限制嚴(yán)格，芳綸紙的層數(shù)為4-5層；b)將增濕管固定在第一擋板3和第二擋板4上，接頭采用密封墊密封，形成彼此間隔特定距離且互相平行的增濕管2 ；c)將第一擋板3、第二擋板4和增濕管2裝入圓柱形殼體I內(nèi)部，并分別用密封墊將第一擋板3和第二擋板4與圓柱形殼體I相切位置密封，即制成膜增濕器。本發(fā)明利用芳綸紙制造膜增濕器，芳綸紙是由芳綸纖維深加工而成的特種紙，芳綸全稱為“聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺”，是一種新型高科技合成纖維，具有超高強(qiáng)度、高模量和耐高溫、阻燃、電絕緣、耐酸耐堿、重量輕等優(yōu)良性能，其強(qiáng)度是鋼絲的5-6倍，模量為鋼絲或玻璃纖維的2-3倍，韌性是鋼絲的2倍，而重量?jī)H為鋼絲的1/5左右，在560°C的條件下，不分解、不融化，它具有良好的絕緣性和抗老化性能，具有很長(zhǎng)的生命周期?？稍?20°C高溫下長(zhǎng)期使用而不老化，其機(jī)械性能可保持10年之久，而且尺寸穩(wěn)定性極佳。在250°C左右時(shí)，其熱收縮率僅為I %。芳綸化學(xué)結(jié)構(gòu)異常穩(wěn)定，抗水解和抗蒸汽腐蝕，吸濕性好。芳綸紙的吸濕量能達(dá)到自身重量的2-10倍，因此本發(fā)明利用芳綸紙制造膜增濕器，可以保證較好的換濕效果。圖4給出了采用本發(fā)明膜增濕器的燃料電池裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，新鮮空氣11經(jīng)由鼓風(fēng)機(jī)12進(jìn)入燃料電池裝置，然后經(jīng)過(guò)氣體閥門13，通過(guò)氣體傳感器14測(cè)量壓力，經(jīng)由新鮮空氣入口 5進(jìn)入膜增濕器中的管程進(jìn)行增濕加熱，增濕加熱后的空氣經(jīng)由膜增濕器的新鮮空氣出口 6，經(jīng)過(guò)溫度傳感器17和濕度傳感器18測(cè)量溫度和濕度后，作為電堆供氣16進(jìn)入燃料電池堆19的陰極。同時(shí)，氫氣經(jīng)由氫氣入口 24進(jìn)入燃料電池19的陽(yáng)極，與陰極電堆供氣16中的氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，反?yīng)得到的水通過(guò)水分離器22上的閥門23分離出燃料電池裝置，反應(yīng)得到的電堆排氣20通過(guò)膜增濕器側(cè)面的濕熱空氣入口 7進(jìn)入增濕器的殼程，對(duì)管程內(nèi)部的新鮮空氣進(jìn)行增濕加熱，最后廢氣21經(jīng)由膜增濕器側(cè)部的濕熱空氣出口 8排出燃料電池裝置。另外，反應(yīng)后，燃料反應(yīng)堆陽(yáng)極剩余的氫氣經(jīng)由氫氣出口 25排出燃料電池裝置。以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無(wú)需創(chuàng) 造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于燃料電池的膜增濕器，其特征在于，包括圓柱形殼體、增濕管、第一擋板和第二檔板；所述增濕管為兩層結(jié)構(gòu)，外層為芳綸紙管，內(nèi)層為不銹鋼篩網(wǎng)，所述增濕管的兩端分別固定在所述第一擋板和所述第二檔板上，密封于所述圓柱形殼體內(nèi)部，形成管程和殼程。
2.如權(quán)利要求1所述的膜增濕器，其中，所述圓柱形殼體的兩個(gè)底面分別設(shè)有新鮮空氣入口和新鮮空氣出口，側(cè)面分別設(shè)有濕熱空氣入口和濕熱空氣出口。
3.如權(quán)利要求1所述的膜增濕器，其中，所述第一擋板和所述第二擋板均為圓形多孔板，所述第一擋板和所述第二擋板的半徑與所述圓柱形殼體的底面直徑相同，且所述第一擋板和所述第二擋板上具有均勻分布的相對(duì)應(yīng)的圓形孔洞，所述第一擋板和所述第二擋板均置于所述圓柱形殼體內(nèi)部，與所述圓柱形殼體的內(nèi)壁相切，且相切位置均采用密封墊密封；所述第一擋板位于所述新鮮空氣入口與所述濕熱空氣出口之間，所述第二擋板位于所述新鮮空氣出口與所述濕熱空氣入口之間。
4.如權(quán)利要求1所述的膜增濕器，其中，所述增濕管為圓柱形管體，其直徑與所述第一擋板和所述第二擋板上的所述圓形孔洞的直徑相同；所述增濕管的個(gè)數(shù)與所述第一擋板和所述第二擋板上的所述圓形孔洞的個(gè)數(shù)相同；所述增濕管彼此間隔特定距離且互相平行。
5.如權(quán)利要求1所述的膜增濕器，其中，所述管程為增濕管的內(nèi)部空間。
6.如權(quán)利要求1所述的膜增濕器，其中，所述殼程為增濕管與圓柱形殼體之間的空間。
7.如權(quán)利要求1所述的膜增濕器，其中，所述芳綸紙管的層數(shù)為1-5層。
8.一種燃料電池裝置，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-7之一所述的膜增濕器。
9.如權(quán)利要求8所述的燃料電池裝置，其中，所述燃料電池裝置還包括鼓風(fēng)機(jī)、氣體閥門、氣體傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、燃料電池堆和水分離器。
10.如權(quán)利要求9所述的燃料電池裝置，其中，所述燃料電池裝置的增濕步驟包括新鮮空氣經(jīng)由所述鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)入所述燃料電池裝置，然后經(jīng)過(guò)所述氣體閥門，通過(guò)所述氣體傳感器測(cè)量壓力，經(jīng)由新鮮空氣入口進(jìn)入所述膜增濕器中的管程進(jìn)行增濕加熱，增濕加熱后的空氣經(jīng)由所述膜增濕器的新鮮空氣出口，經(jīng)過(guò)所述溫度傳感器和所述濕度傳感器測(cè)量溫度和濕度后，進(jìn)入所述燃料電池堆的陰極；同時(shí)，氫氣經(jīng)由氫氣入口進(jìn)入所述燃料電池堆的陽(yáng)極，與所述陰極中的氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽磻?yīng)得到的水通過(guò)所述水分離器上的閥門分離出所述燃料電池裝置，反應(yīng)得到的電堆排氣通過(guò)所述膜增濕器側(cè)面的濕熱空氣入口進(jìn)入增濕器的殼程，對(duì)所述管程內(nèi)部的新鮮空氣進(jìn)行增濕加熱，最后廢氣經(jīng)由所述膜增濕器側(cè)部的濕熱空氣出口排出所述燃料電池裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于燃料電池的膜增濕器，包括圓柱形殼體、增濕管、第一擋板和第二檔板；所述增濕管為兩層結(jié)構(gòu)，外層為芳綸紙管，內(nèi)層為不銹鋼篩網(wǎng)，所述增濕管的兩端分別固定在所述第一擋板和所述第二檔板上，密封于所述圓柱形殼體內(nèi)部，形成管程和殼程。本發(fā)明還公開(kāi)了一種燃料電池裝置，包括本發(fā)明所述的膜增濕器。本發(fā)明用于燃料電池的膜增濕器通過(guò)向管程和殼程輸送兩種不同的氣體，經(jīng)由增濕管的管壁進(jìn)行濕度和溫度交換，能夠有效地為燃料電池的進(jìn)氣增濕加熱，更好地發(fā)揮燃料電池的性能，而且制備工藝簡(jiǎn)單，性能優(yōu)良，成本較低，使用壽命長(zhǎng)。
文檔編號(hào)H01M8/04GK103022536SQ20121055977
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者隋升, 蘇凱華, 王曙中, 章俊良, 蔣峰景 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)