一种加湿器及燃料电池的制作方法

专利2025-12-16  18


本发明涉及燃料电池,尤其涉及一种加湿器及燃料电池。


背景技术:

1、燃料电池的质子交换膜对电池的性能起到决定性的作用。他不仅具有阻隔作用,还具有传导质子的作用,在湿润条件下,能够获得更良好的工作性能,通常对进入燃料电池内的气体进行加湿,以防止质子交换膜在运行过程中脱水,避免性能被降低及工作寿命被损害的情况。

2、现有技术中燃料电池系统通常通过加装加湿器以解决加湿的问题,采用较多的加湿器为渗透膜加湿器及中空纤维管加湿器,上述加湿器一般是通过调节气体流量、湿膜的大小和厚度以及水温来改变湿膜加湿器的加湿量的大小。但上述加湿器大多数体积、重量较大,且由于需要增加旁通路或调解加湿器前后温度以此稳定控制加湿效果,导致加湿效果控制难度较高、操作复杂化,且在燃料电池低功率段时加湿效果不明显,导致电堆性能降低。

3、因此,亟需一种加湿器,以解决上述技术问题。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种加湿器及燃料电池,能够在小体积的前提下控制加湿效果,并且在燃料电池低功率段加湿效果明显。

2、为达此目的,本发明采用以下技术方案:

3、第一方面,提供一种加湿器,包括:

4、壳体,具有加湿腔、气体进口和气体出口,所述气体进口和所述气体出口均与所述加湿腔连通,所述气体进口用于使气体切向进入所述加湿腔内,所述加湿腔的横截面的面积从上到下具有逐渐减小的趋势以使气体围绕所述壳体的纵向轴线螺旋旋转;

5、加湿结构,包括喷嘴,所述喷嘴部分设置于所述加湿腔内以为进入到所述加湿腔内的气体加湿,加湿后的气体通过所述气体出口流出。

6、作为上述加湿器的一种优选技术方案,所述气体出口位于所述壳体的顶部,所述气体进口位于所述壳体的侧部,所述气体进口的高度低于所述气体出口的高度。

7、作为上述加湿器的一种优选技术方案,还包括导气管,所述导气管一端位于所述加湿腔的底部,另一端伸出所述气体出口或嵌设于所述气体出口。

8、作为上述加湿器的一种优选技术方案,所述导气管的中心轴线与所述壳体的纵向轴线重合。

9、作为上述加湿器的一种优选技术方案,所述壳体包括顶盖和外壳,所述外壳形成有具有开口的腔室,所述顶盖设置于所述开口封闭所述腔室以形成所述加湿腔,所述导气管与所述顶盖为一体成型结构。

10、作为上述加湿器的一种优选技术方案,所述加湿腔包括多个连通的加湿分腔,多个所述加湿分腔的腔壁为弧形侧壁,多个所述加湿分腔的体积由上到下逐渐减小;或,

11、所述加湿腔的横截面为倒梯形。

12、作为上述加湿器的一种优选技术方案,所述喷嘴的液体出口迎向所述气体流动方向设置。

13、作为上述加湿器的一种优选技术方案,所述喷嘴数量为多个,多个所述喷嘴由上到下间隔设置于所述加湿腔内。

14、作为上述加湿器的一种优选技术方案,多个所述喷嘴等距间隔设置。

15、作为上述加湿器的一种优选技术方案,所述加湿器还包括排水阀,所述壳体底部设置有排水孔,所述排水阀设置于所述排水孔内。

16、作为上述加湿器的一种优选技术方案,所述加湿结构还包括供水箱和增压泵,所述供水箱的容水腔与所述喷嘴通过管路和增压泵连通。

17、第二方面,提供一种燃料电池,包括气体源、循环泵、电堆、气液分离器和上述任一方案的加湿器,所述气体源的出口与所述加湿器的进气口连通,所述加湿器的出气口与所述电堆气体入口连通,所述电堆气体出口与所述气液分离器的进口连通,所述气液分离器的出气口与所述循环泵的进口连通,所述气液分离器的进气口与所述加湿器的进气口连通。

18、作为上述燃料电池的一种优选技术方案,所述壳体的排水孔与所述气液分离器的排水口均与排水阀连通。

19、本发明至少具有以下有益效果:

20、本发明提供的加湿器以及燃料电池,由于加湿腔的横截面的面积从上到下具有逐渐减小的区域,具有一定速度的气体从气体进口切向进入加湿腔后,在加湿腔的腔型的作用下绝大多数气体呈沿螺旋路径向下旋转流动,喷嘴伸入加湿腔内对气体直接喷液体进行加湿,这样通过控制喷嘴的喷出量以调节加湿效果,对于燃料电池在低功率段工作时,由于喷嘴可直接对气体进行加湿,相较于现有技术中通过渗透膜加湿器及中空纤维管加湿器加湿而言,加湿效果更为明显,此外壳体内除喷嘴外不额外设置其他结构,这样壳体的整体体积减小。



技术特征:

1.一种加湿器,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的加湿器,其特征在于,所述气体出口位于所述壳体(1)的顶部,所述气体进口(112)位于所述壳体(1)的侧部,所述气体进口(112)的高度低于所述气体出口的高度。

3.根据权利要求2所述的加湿器,其特征在于,还包括导气管(3),所述导气管(3)一端位于所述加湿腔(111)的底部,另一端伸出所述气体出口或嵌设于所述气体出口。

4.根据权利要求3所述的加湿器,其特征在于,所述导气管(3)的中心轴线与所述壳体(1)的纵向轴线重合。

5.根据权利要求3所述的加湿器,其特征在于,所述壳体(1)包括顶盖(12)和外壳(11),所述外壳(11)形成有具有开口的腔室,所述顶盖(12)设置于所述开口封闭所述腔室以形成所述加湿腔(111),所述导气管(3)与所述顶盖(12)为一体成型结构。

6.根据权利要求1所述的加湿器,其特征在于,所述加湿腔(111)包括多个连通的加湿分腔,多个所述加湿分腔的腔壁为弧形侧壁,多个所述加湿分腔的体积由上到下逐渐减小;或,

7.根据权利要求1所述的加湿器,其特征在于,所述喷嘴(2)的液体出口迎向所述气体流动方向设置。

8.根据权利要求1所述的加湿器,其特征在于,所述喷嘴(2)数量为多个,多个所述喷嘴(2)由上到下间隔设置于所述加湿腔(111)内。

9.根据权利要求1所述的加湿器,其特征在于,多个所述喷嘴(2)等距间隔设置。

10.根据权利要求1所述的加湿器,其特征在于,所述加湿器还包括排水阀(4),所述壳体(1)底部设置有排水孔,所述排水阀(4)设置于所述排水孔内。

11.根据权利要求1所述的加湿器,其特征在于,所述加湿结构还包括供水箱(5)和增压泵(6),所述供水箱(5)的容水腔与所述喷嘴(2)通过管路和增压泵(6)连通。

12.一种燃料电池,其特征在于,包括气体源(101)、循环泵(107)、电堆(105)、气液分离器(106)和如权利要求1-11任一项所述的加湿器,所述气体源(101)的出口与所述加湿器的进气口连通,所述加湿器的出气口与所述电堆(105)气体入口连通,所述电堆(105)气体出口与所述气液分离器(106)的进口连通,所述气液分离器(106)的出气口与所述循环泵(107)的进口连通,所述气液分离器(106)的进气口与所述加湿器的进气口连通。

13.根据权利要求12所述的燃料电池,其特征在于,所述壳体(1)的排水孔与所述气液分离器(106)的排水口均与排水阀(4)连通。


技术总结
本发明涉及燃料电池技术领域,尤其涉及一种加湿器及燃料电池。加湿器包括壳体和加湿结构,壳体具有加湿腔、气体进口和气体出口,气体进口和气体出口均与加湿腔连通,气体进口用于使气体切向进入加湿腔内,加湿腔的横截面的面积从上到下具有逐渐减小的趋势以使气体围绕壳体的纵向轴线螺旋旋转;加湿结构包括喷嘴,喷嘴部分设置于加湿腔内以为进入到加湿腔内的气体加湿,加湿后的气体通过气体出口流出。对于燃料电池在低功率段工作时,由于喷嘴可直接对气体进行加湿,相较于现有技术中通过渗透膜加湿器及中空纤维管加湿器加湿而言,加湿效果更为明显,此外壳体内除喷嘴外不额外设置其他结构,这样壳体的整体体积减小。

技术研发人员:刘豪,于杰,易正根,倪永成,陈雷雷,梅赟栋
受保护的技术使用者:一汽解放汽车有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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