[发明专利]一种用于燃料电池的膜加湿器

说明书

本发明涉及一种用于燃料电池的膜加湿器，包括中部呈长方体的流场单元以及设置在流场单元外侧的封箱，流场单元包括多个流场子单元，流场子单元包括干侧气体流场板、湿侧气体流场板以及位于干侧气体流场板、湿侧气体流场板之间的透水膜，干气在干侧气体流场板和透水膜之间流动，湿气在湿侧气体流场板和透水膜之间流动，干气和湿气的流动方向垂直，封箱包括四块设置在流场单元外侧的框型封板，设置在流场单元相对两个侧面的两块封板上分别设有干气进口和干气出口，设置在流场单元另外两个相对侧面的两块封板上分别设有湿气进口和湿气出口。与现有技术相比，本发明结构简单，易于装配，加工成本低；且具有更大的传质有效面积，加湿效果更好。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，具体涉及一种用于燃料电池的膜加湿器。

背景技术

新能源汽车主要包括混合动力汽车、电动汽车和燃料电池汽车，其中燃料电池汽车以燃料电池为动力来源，借助氢气和氧气之间的电化学反应将其中的化学能转化为电能，然后将电能提供给电机，以驱动汽车向前行驶。由于该过程不是气体燃烧将内能转化为热能的过程，因此不受卡诺循环的限制，效率比传统内燃机要高很多；同时在该过程中仅产生水和电能，因此不会给环境产生任何污染；燃料电池工作时运动部件少，产生的噪声低；当氢气消耗完后，氢气补充也能够快速的完成，基于以上几点，燃料电池汽车是未来汽车的发展趋势之一。

根据电解质的不同，目前常用的燃料电池有：聚合物电解质膜燃料电池、磷酸盐燃料电池、碱性燃料电池、固体氧化物燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池。其中质子交换膜燃料电池(Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)是聚合物电解质膜燃料电池中的一种，因其能量密度高、操作温度低、启动速度快、工作寿命长等优点，很适合应用于运输工具，因此目前大多数汽车公司开发的燃料电池也都着重于质子交换膜燃料电池。

质子交换膜燃料电池在将化学能转化为电能的转化过程中，由质子交换膜和催化剂层组成的膜电极(MEA)起到了十分关键的作用。质子交换膜为了保持良好的导电率，必须在工作过程中保证一定的湿度，为此必须保证进入燃料电池的反应气体具有一定的含湿量，因此燃料电池系统中需要使用加湿器以完成上述任务。在阳极侧，在催化剂的作用下，氢气反应生成质子和电子，质子交换膜是质子传递的媒介，而气体和电子则不能通过，电子只能通过外电路到达阴极，同时对外输出电能；在阴极侧，在催化剂的作用下，电子、质子和氧气反应生成水。

为了保证燃料电池具有较高的工作性能，需要对通入其中的空气加湿。燃料电池系统常常借助加湿器实现对空气的加湿，但是加湿效果不佳，影响了燃料电池的发电效率。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、加湿效果好的用于燃料电池的膜加湿器。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于燃料电池的膜加湿器，所述膜加湿器包括中部呈长方体的流场单元以及设置在流场单元外侧的封箱，所述流场单元包括多个堆叠的流场子单元，每个流场子单元包括干侧气体流场板、湿侧气体流场板以及位于干侧气体流场板、湿侧气体流场板之间的透水膜，干气在干侧气体流场板和透水膜之间流动，湿气在湿侧气体流场板和透水膜之间流动，所述干气和湿气的流动方向垂直，所述封箱包括四块设置在流场单元外侧的框型封板，设置在流场单元相对两个侧面的两块封板上分别设有干气进口和干气出口，设置在流场单元另外两个相对侧面的两块封板上分别设有湿气进口和湿气出口。

干侧气体流场板上的流体通道与湿侧气体流场板上的流体通道相互垂直放置，干侧气体和湿侧气体进出口方向呈十字交叉进出，可以强化两者之间的水分交换。

所述的干侧气体流场板包括矩形顶板以及设置在顶板相对两条侧边上并与顶板垂直的干侧挡板，顶板未设干侧挡板的两条侧边分别与设置干气进口和干气出口的两块封板连通。