在燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，除核心部件電堆外，附屬零部件的作用也極其重要，如加濕器、空氣壓縮機(jī)、氫循環(huán)泵、引射器、去離子器及水泵等。

燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，質(zhì)子交換膜含水率對(duì)電堆的性能和壽命有重要作用：若質(zhì)子交換膜含水率過(guò)低，就不能有效傳導(dǎo)質(zhì)子，電堆性能下降，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行甚至?xí)?dǎo)致質(zhì)子交換膜損壞，最終燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法正常工作；若質(zhì)子交換膜含水率過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致水淹，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)也無(wú)法正常工作。因此，進(jìn)氣加濕控制技術(shù)對(duì)保持質(zhì)子交換膜適當(dāng)?shù)暮剩岣呷剂想姵匕l(fā)動(dòng)機(jī)性能具有重要意義。通過(guò)加濕器(圖1)對(duì)進(jìn)入燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的反應(yīng)氣進(jìn)行加濕，使質(zhì)子交換膜含水率保持在最佳狀態(tài)，是提高燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)性能的有效方式。


加濕器需具備流阻小、加濕性能高、制作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還應(yīng)具有較好的水分子傳輸及阻止空氣中其他成分的通過(guò)能力。常見(jiàn)的加濕方式主要有鼓泡加濕法、液態(tài)水噴射加濕法、濕膜加濕法、中空纖維加濕法和焓輪加濕法。而中空纖維加濕器和膜加濕器在燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛。

中空纖維加濕器主要由內(nèi)部親水材料制作的均質(zhì)無(wú)孔中空纖維和外部殼體組成。運(yùn)行時(shí)，電堆排出的高溫高濕氣體從中空纖維束外側(cè)流過(guò)，待加濕氣體從中空纖維束內(nèi)側(cè)流過(guò)，水由于濃度差擴(kuò)散作用從中空纖維外側(cè)擴(kuò)散至內(nèi)側(cè)，并蒸發(fā)進(jìn)入反應(yīng)氣體中，完成對(duì)氣體加濕。通過(guò)對(duì)氣體流量、中空纖維材料、中空纖維絲表面積、排氣溫度、排氣的流量、氣液間壓差來(lái)調(diào)節(jié)加濕量的大小，可得到特定工況的反應(yīng)氣體，滿足燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。

膜加濕器主要是由殼體、濕膜加濕器芯體等組成。運(yùn)行時(shí)，電堆排氣中的水分被濕膜材料吸收，形成均勻的水膜；當(dāng)干燥的空氣通過(guò)濕膜材料時(shí)，水分子充分吸收空氣中的熱量而汽化、蒸發(fā)，使空氣的濕度增加，形成濕潤(rùn)的空氣。通過(guò)調(diào)節(jié)氣體流量、濕膜的大小和厚度以及水溫來(lái)改變濕膜加濕器加濕量的大小?？蓪⒕哂刑囟ür的反應(yīng)氣體送入電堆，滿足燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。

為驗(yàn)證加濕器能滿足燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)需求，長(zhǎng)城氫能檢測(cè)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)零部件試驗(yàn)室建立了加濕器測(cè)試能力，可實(shí)現(xiàn)以下功能：

模擬空氣系統(tǒng)中冷器輸出空氣，輸出壓力、溫度、流量可調(diào)的干燥空氣；
模擬電堆陰極出口，能夠輸出溫度、壓力、流量、濕度可調(diào)的增濕空氣；
模擬進(jìn)入電堆增濕過(guò)的空氣，可控制壓力、溫度、濕度，并且記錄流量；
模擬加濕器出口的空氣，可控制壓力、溫度、濕度，并且記錄流量。

通過(guò)模擬加濕器進(jìn)口的流量、壓力、溫度、濕度等運(yùn)行條件，測(cè)量得到加濕器出口的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。試驗(yàn)項(xiàng)目包括加濕器內(nèi)漏測(cè)試、加濕器外漏測(cè)試、加濕器流阻測(cè)試及加濕器性能測(cè)試，測(cè)試范圍見(jiàn)表1。



通過(guò)對(duì)某80kW配套的標(biāo)稱最大流量5000 SLM、標(biāo)稱工作溫度-40℃～95℃、標(biāo)稱最大工作壓力0.25Mpa的加濕器進(jìn)行測(cè)試，得到以下結(jié)果。其中表2和表3分別為加濕器外漏數(shù)據(jù)和內(nèi)漏數(shù)據(jù)；圖2為流阻測(cè)試數(shù)據(jù)；圖3至圖5為性能數(shù)據(jù)?？梢钥闯黾訚衿鞲蓚?cè)氣體為最大流量時(shí)進(jìn)出口壓損小于10kPaa，在干進(jìn)最大流量4950SLM時(shí)，干出濕度仍可達(dá)到52.3%RH，滿足客戶要求的50%RH最低標(biāo)準(zhǔn)，具有較好的性能。


長(zhǎng)城氫能檢測(cè)分公司現(xiàn)已具備儲(chǔ)氫系統(tǒng)及零部件、燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)及零部件、動(dòng)力總成和整車的測(cè)試能力，現(xiàn)已完全對(duì)外開(kāi)放。

長(zhǎng)城氫能檢測(cè)立足第三方檢測(cè)公司，始終秉持“嚴(yán)謹(jǐn)、嚴(yán)苛、求實(shí)、標(biāo)準(zhǔn)”的工作態(tài)度，以客戶需求為核心，推動(dòng)氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)穩(wěn)健發(fā)展。歡迎社會(huì)各界人士蒞臨指導(dǎo)、咨詢洽談。愿你我為共同理想攜手共進(jìn)，精誠(chéng)合作，共謀發(fā)展。