[发明专利]一种燃料电池增湿器装置、燃料电池系统及其增湿处理方法

权利要求书

1.一种燃料电池增湿器装置，其特征在于，包括：

外壳(1)，所述外壳(1)包括首端、与首端相对应的处于首端对侧的尾端以及两端同侧处设置湿润气体的第一进气口(11)和第一出气口(12)；

中通纤维膜管(2)，具有不同的直径，所述中通纤维膜管(2)位于所述外壳(1)的内部，所述中通纤维膜管(2)的两端分别处于所述外壳(1)的所述首端和所述尾端；

隔膜(3)，所述隔膜(3)将外壳(1)分隔为上腔和下腔，所述上腔内布置有适于干燥气体流通的所述中通纤维膜管(2)，所述下腔内布置有适于所述湿润气体流通的所述中通纤维膜管(2)，所述隔膜(3)的中间均匀分布有若干微孔(31)，所述湿润气体适于从所述下腔经所述微孔(31)进入到所述上腔；

端帽(4)，所述端帽(4)分别与所述外壳(1)的所述首端和所述尾端连接，并设置有干燥气体的第二进气口和(41)和第二出气口(42)，所述端帽(4)的所述第二进气口(41)与所述端帽(4)的所述第二出气口(42)的气体相连通。

2.根据权利要求1所述的燃料电池增湿器装置，其特征在于：所述外壳(1)的底部中间部位开设有排水口(13)，所述排水口(13)连接有排水管道，所述排水管道上依次设置有电磁阀(15)和电热片(16)，另一端连接至所述外壳(1)的顶部中间部位。

3.根据权利要求2所述的燃料电池增湿器装置，其特征在于：所述上腔内的所述中通纤维膜管(2)具有中间管径小、两端管径大，以适于所述干燥气体在管径大的位置流速变快，在管径小的位置流速变慢。

4.根据权利要求2所述的燃料电池增湿器装置，其特征在于：所述下腔内的所述中通纤维膜管(2)具有中间管径大、两端管径小，以适于所述湿润气体在管径大的位置流速变快，在管径小的位置流速变慢。

5.根据权利要求1或2所述的燃料电池增湿器装置，其特征在于：所述隔膜(3)为渗透膜。

6.根据权利要求5所述的燃料电池增湿器装置，其特征在于：所述干燥气体进口与所述湿润进口分设于所述外壳(1)的两侧，所述干燥气体出口与所述湿润出口也分设于所述外壳(1)的两侧，以使所述干燥气体流动通道与所述湿润气体流动通道内气体或液体的流动方向逆向流动。

7.一种燃料电池系统，其特征在于：具有如权利要求1至6任一项所述的燃料电池增湿器装置，第二出气口(42)通过连接管路(5)连通至燃料电池电堆，所述连接管路(5)的倾斜角度为30度。

8.根据权利要求7所述的燃料电池系统，其特征在于：所述燃料电池增湿器装置设置在所述燃料电池电堆的下方，并距离所述燃料电池电堆的高度为48-52厘米。

9.根据权利要求8所述的燃料电池系统，其特征在于：干燥气体的进气管道、出气管道和湿润气体的进气管道、出气管道上均设置阀体，并通过控制器控制阀体的开关及流量大小切换。

10.一种基于权利要求1至6所述的燃料电池增湿器装置的增湿处理方法，其特征在于：

步骤1：反应气体中的氧气在燃料电池工作时与氢气侧传递过来的氢质子结合产生大量的水，水以水蒸气和液体水的形成混合在反应后的气体中；

步骤2：在燃料电池测试过程结束后，进行吹扫阶段开启电磁阀(15)，同时设置间歇开启关闭时间，开启时间为5s，关闭时间为10s，直至吹扫结束。

步骤3：当反应后的气体通过反应气体进口进入所述燃料电池增湿器装置，经过隔膜(3)的中间位置时进行热交换，下腔内的一部分气态水经所述隔膜(3)的微孔(31)进入到上腔中，对干燥气体进行加湿；

步骤4：当燃料电池电堆需要大功率输出时，将压缩冷却后的气体注入所述反应气体进口，此时水会通过浓度差的方式传递到干燥空气中，同时将下腔底部的积水通过排水口(13)和排水管道排出，控制电磁阀(15)和电热片(16)使积水重新变为气态水返回到上腔，对干燥气体进行加湿。

步骤5：在再次起堆的过程中，空压机给定目标转速后，未打开DC使能之前，此电磁阀打开，时间开启时间为10s，随之关闭，尽快排出积存的液态水。