燃料電池反應(yīng)氣復(fù)合增濕方法研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池中膜的水含量會(huì)直接影響質(zhì)子在膜內(nèi)的傳導(dǎo)，從而影響電池的性能，因此必須采取增濕或保濕方法保證膜的濕潤(rùn)性。目前大功率車用燃料電池進(jìn)氣增濕廣泛應(yīng)用外增濕方法。本文針對(duì)燃料電池多孔碳板氣-氣增濕器的增濕特性，提出了多孔碳板氣-氣增濕與噴水增濕相結(jié)合的燃料電池反應(yīng)氣復(fù)合增濕方法，圍繞該方法進(jìn)行了相關(guān)的理論與試驗(yàn)研究。
　　 首先，針對(duì)噴水增濕存在的噴霧液滴蒸發(fā)現(xiàn)象，通過合理的假設(shè)，建立了傳質(zhì)和傳熱相耦合的液滴蒸發(fā)模型，計(jì)

2、算分析了液滴直徑、氣體性質(zhì)、環(huán)境溫度和氣體對(duì)流對(duì)液滴蒸發(fā)時(shí)間的影響。分析結(jié)果表明:液滴直徑越小，蒸發(fā)時(shí)間越短;液滴在氫氣中的壽命比在空氣中短很多;環(huán)境溫度越高，液滴蒸發(fā)速度越快;在對(duì)流環(huán)境下，液滴壽命會(huì)大幅度縮短，且雷諾數(shù)越大，液滴壽命越短。因此，對(duì)于燃料電池噴水增濕方法，提高水溫、提高噴霧環(huán)境溫度、減小噴嘴孔徑以及增大強(qiáng)制對(duì)流，都能提高增濕性能。
　　 其次，進(jìn)行了多孔碳板氣-氣增濕器與電堆的聯(lián)合試驗(yàn)，結(jié)果表明:增濕器尾氣增濕

3、方式下的電堆性能略低于進(jìn)堆空氣100％增濕時(shí)的性能，尤其是在開機(jī)階段和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高階段，此時(shí)電堆尾氣不足以滿足電堆對(duì)進(jìn)堆空氣增濕的要求，并導(dǎo)致膜被吹干，造成電池性能下降。因此，有必要對(duì)進(jìn)堆空氣進(jìn)行補(bǔ)充增濕。
　　 最后，進(jìn)行了燃料電池復(fù)合增濕系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過多孔碳板氣-氣增濕與噴水增濕相復(fù)合，利用噴水增濕來補(bǔ)充進(jìn)氣的濕度。從理論上計(jì)算了不同工況下的加濕需求，以滿足25kW燃料電池堆補(bǔ)充增濕為目標(biāo)，以液滴在強(qiáng)制對(duì)流條件下徹底蒸發(fā)為依