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燃料電池加濕器概述

2026-04-13 22:09:465647

低溫FC係統需要加濕反應氣體，對於采用全氟磺酸膜（如美國杜邦公司生產的Nafion 係列膜）的PEMFC來說，氣體反應物，特別是陰極側的氣體反應物的相對濕度對膜的性能的影響是至關重要的。這類膜的主體結構是PTFE，同tong時shi包bao含han磺huang酸suan基ji功gong能neng團tuan，傳chuan輸shu質zhi子zi時shi需xu要yao質zhi子zi以yi水shui合he離li子zi的de形xing式shi存cun在zai。幹gan燥zao的de膜mo不bu具ju備bei傳chuan導dao質zhi子zi的de能neng力li。因yin此ci，對dui於yu反fan應ying氣qi體ti進jin行xing加jia濕shi，保bao證zheng質zhi子zi膜mo的de濕shi潤run，對dui於yu膜mo的de質zhi子zi傳chuan導dao能neng力li是shi必bi不bu可ke少shao的de。相xiang對dui濕shi度du可ke以yi通tong過guo提ti高gao質zhi子zi交jiao換huan膜mo的de電dian導dao率lv來lai降jiang低di膜mo電dian阻zu，從cong而er提ti高gaoPEMFC性能輸出。但相對濕度也不是越高越好的。當相對濕度高於100%時，意味著氣體中已有液態水的存在，如果這些液態水無法有效排走，那麼容易導致水淹。

目前應用於PEMFC係xi統tong的de空kong氣qi加jia濕shi通tong常chang是shi內nei部bu加jia濕shi和he外wai部bu加jia濕shi。內nei部bu加jia濕shi是shi指zhi在zai電dian堆dui內nei部bu通tong過guo改gai進jin電dian池chi的de構gou造zao或huo者zhe改gai進jin膜mo電dian極ji的de結jie構gou使shi電dian堆dui實shi現xian加jia濕shi的de方fang法fa；外加濕是指在反應氣體進入到電池反應前，通過電池外部附加裝置實現對燃料氣體增濕的技術。對於車載PEMFC係統來說，外部加濕是最常用的加濕方式。外部加濕一般有噴水加濕、膜加濕、鼓泡加濕、焓輪加濕等。注水型加濕器早期用於一些FCV上，由於技術原因，這類加濕器逐漸被淘汰，取而代之的是氣/氣型加濕器（G/G型）。膜加濕器和焓輪加濕器都是G/G型加濕器。G/G型加濕器的工作原理和注水型加濕器不同，以管殼式G/G加(jia)濕(shi)器(qi)為(wei)例(li)，它(ta)是(shi)由(you)一(yi)束(shu)管(guan)膜(mo)排(pai)列(lie)成(cheng)，幹(gan)燥(zao)的(de)氣(qi)體(ti)從(cong)管(guan)內(nei)側(ce)流(liu)入(ru)，電(dian)池(chi)堆(dui)排(pai)出(chu)的(de)氣(qi)體(ti)從(cong)管(guan)外(wai)側(ce)流(liu)過(guo)，把(ba)熱(re)量(liang)和(he)水(shui)分(fen)傳(chuan)遞(di)給(gei)內(nei)側(ce)氣(qi)體(ti)。因(yin)此(ci)，G/Gxingjiashixitongwuxuewaideshuixiang。jiashiqiyijujinqihepaiqideliudongfangxiangkeyishejichengshuipingshihechuizhishi。shuipingshidejiashiqiyaoqiujinqihepaiqicongtongyigefangxiangliuru，erchuizhishidezeyaoqiucongxiangfanfangxiangliuru。

管殼式G/G膜加濕器水熱傳遞原理圖 管殼式加濕器由內管（見圖中控製體1）和外管(見圖中控製體2)組成，內外兩管之間經管膜發生水、熱傳遞兩個過程。實際上，膜的熱傳遞就像熱交換器一樣，膜的含水量和水分擴散性直接關係著水蒸氣的傳遞量。目前，G/G型加濕器的研發主要關注一下幾個方麵：提高加濕效率、改善膜的水傳導性能、實現非電能驅動、擴大工作範圍、降低成本。