[发明专利]小流量和工况低限流量的供气增湿装置

说明书

本发明属于燃料电池检测技术领域，公开了小流量和工况低限流量的供气增湿装置，气源通过新气进气管与增湿器的一端连通，增湿器的另一端与送气主管连通，送气主管连接有去电堆接口，增加了夹套式增湿回流结构，送气主管外套有夹套外管，在接近去电堆接口处，送气主管和夹套外管之间的送气主管向夹套外管开有回流开口。在送气主管与增湿器的近处有泵前回流管，泵前回流管与回流进气管之间管道连通，此管道设有回流泵，回流进气管与增湿器连通。本发明有利于连续供应时的压力和温度、湿度稳定，在输送流量在上下限大比例快速变化中，保持增湿平衡的快速稳定，也特别有利于于小流量型的研发测试设备的精准供气。

技术领域

本发明属于燃料电池检测技术领域，涉及小流量和工况低限流量的供气增湿装置，具体地说，是燃料电池反应气体的增湿供应装置，用于测试所需要的气体增湿控制，特别是检测设备的气体流量下限和小功率测试使用的小流量气体增湿。

背景技术

燃料电池测试，尤其是氢质子交换膜燃料电池(PEMFC)的测试，通常需要对燃料氢气和氧化剂空气或氧气进行预增湿。

由于增湿后的气体输送与目标电堆之间具有一定的流动距离，该距离中通常具有阀门、三通、温度压力湿度的检测装置等，对气流造成一定的散热作用。常规技术采用伴热方式以维持器壁温度，并以电加热带为基本形式。实践中发现，器壁各处的温度是不同的，加热分布与散热分布不能一致，选择的测温点也不能代表所有各处的实际温度状况，至于加热通断等波动也是难以避免。特别是在要求严格的小型研究测试中，其气体流量小，供气的热容小，更容易受到器壁、电磁阀、三通等影响，而这些很难被加热均匀。

如1kw及以下的测试，尤其是研发测试所用的100w以下测试更为明显，即使加入伴热带，其三通、测温测压点、阀门点，流向上的温度不均和伴热波动等现象经常出现，对于其产生局部的冷凝又不便于使用分水器分离，这是一个技术困难。解决的办法为可以将伴热温度提高几度，但是该方法一方面进堆温度有变化，包括上述的伴热波动加剧偏差，另一方面在大小流量的增湿管理中具有差别，如增湿器出口时的稳定性，仍有待技术上的提高。

这里所述大小流量增湿中的差异还在于，为减小装置体积，其设计和加工在气体流量上限和下限的差异之间折衷，增湿装置输出气体的变化比例常达1：10以上，甚至1：20以上，很明显，高低流量的输送性能必然出现差异，流量差异幅度越大输出性能差异也就越大，控制上也就更加困难。

由于散热影响，气体到达电堆入口处容易容易出现冷凝水，但是电堆要防止液态水进入，尤其是小型电堆或单电池，因此需要在电堆入口处分水，但是分水器散热造成湿度变化，气流阻力容易造成温度流量控制的困难，结果是设定的供气条件与实际供气条件存在明确的、并且是实际上可能比较大的差异。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了小流量和工况低限流量的供气增湿装置，用于小流量和设备控制量程下限的气体增湿管理。本发明目的在于解决检测设备在小流量、或量程下限的气体增湿稳定性，在电堆入口避免冷凝水滴，本发明有利于连续供应时的压力和温度、湿度稳定，在输送流量上下限大比例快速变化中，保持增湿平衡的快速稳定。本发明也特别有利于小流量型的研发测试设备的精准供气。

本发明采用了如下的技术方案：

小流量和工况低限流量的供气增湿装置，气源口通过新气进气管与增湿器的一端连通，增湿器的另一端与送气主管连通，送气主管连接有去电堆接口，增加了夹套式增湿回流结构，送气主管外套有夹套外管，在与去电堆接口相邻处，送气主管和夹套外管之间的送气主管向夹套外管开有夹套式回流开口，在送气主管与增湿器的近处有泵前回流管，泵前回流管一端与回流进气管之间管道连通，此管道设有回流泵，泵前回流管另一端与夹套外管连通，回流进气管与增湿器连通。

进一步的，所述的送气主管在夹套外管内穿过三通快接和两通快接，送气主管在进堆前穿过两通快接，在两通快接内，该送气主管上开有内管壁上开口，三通快接的第三快接口与泵前回流管连接。