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燃料電池加濕器概述

2026-04-11 20:53:275626

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(gao)PEMFC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PEMFCxitongdekongqijiashitongchangshineibujiashihewaibujiashi。neibujiashishizhizaidianduineibutongguogaijindianchidegouzaohuozhegaijinmodianjidejiegoushidianduishixianjiashidefangfa；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/G型(xing)加(jia)濕(shi)係(xi)統(tong)無(wu)需(xu)額(e)外(wai)的(de)水(shui)箱(xiang)。加(jia)濕(shi)器(qi)依(yi)據(ju)進(jin)氣(qi)和(he)排(pai)氣(qi)的(de)流(liu)動(dong)方(fang)向(xiang)可(ke)以(yi)設(she)計(ji)成(cheng)水(shui)平(ping)式(shi)和(he)垂(chui)直(zhi)式(shi)。水(shui)平(ping)式(shi)的(de)加(jia)濕(shi)器(qi)要(yao)求(qiu)進(jin)氣(qi)和(he)排(pai)氣(qi)從(cong)同(tong)一(yi)個(ge)方(fang)向(xiang)流(liu)入(ru)，而(er)垂(chui)直(zhi)式(shi)的(de)則(ze)要(yao)求(qiu)從(cong)相(xiang)反(fan)方(fang)向(xiang)流(liu)入(ru)。

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。