在燃料電池發(fā)動機系統(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、氫循環(huán)泵、引射器、去離子器及水泵等。

燃料電池發(fā)動機在運行過程中，質(zhì)子交換膜含水率對電堆的性能和壽命有重要作用：若質(zhì)子交換膜含水率過低，就不能有效傳導(dǎo)質(zhì)子，電堆性能下降，長時間運行甚至會導(dǎo)致質(zhì)子交換膜損壞，最終燃料電池發(fā)動機無法正常工作；若質(zhì)子交換膜含水率過高，會導(dǎo)致水淹，燃料電池發(fā)動機也無法正常工作。因此，進氣加濕控制技術(shù)對保持質(zhì)子交換膜適當?shù)暮?，提高燃料電池發(fā)動機性能具有重要意義。通過加濕器(圖1)對進入燃料電池發(fā)動機的反應(yīng)氣進行加濕，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)動機性能的有效方式。


加濕器需具備流阻小、加濕性能高、制作簡單等優(yōu)點，同時還應(yīng)具有較好的水分子傳輸及阻止空氣中其他成分的通過能力。常見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)動機系統(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)無孔中空纖維和外部殼體組成。運行時，電堆排出的高溫高濕氣體從中空纖維束外側(cè)流過，待加濕氣體從中空纖維束內(nèi)側(cè)流過，水由于濃度差擴散作用從中空纖維外側(cè)擴散至內(nèi)側(cè)，并蒸發(fā)進入反應(yīng)氣體中，完成對氣體加濕。通過對氣體流量、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)動機的正常運行。

膜加濕器主要是由殼體、濕膜加濕器芯體等組成。運行時，電堆排氣中的水分被濕膜材料吸收，形成均勻的水膜；當干燥的空氣通過濕膜材料時，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，形成濕潤的空氣。通過調(diào)節(jié)氣體流量、濕膜的大小和厚度以及水溫來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)動機的正常運行。

為驗證加濕器能滿足燃料電池發(fā)動機需求，長城氫能檢測燃料電池發(fā)動機零部件試驗室建立了加濕器測試能力，可實現(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；
模擬進入電堆增濕過的空氣，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。

通過模擬加濕器進口的流量、壓力、溫度、濕度等運行條件，測量得到加濕器出口的各項數(shù)據(jù)。試驗項目包括加濕器內(nèi)漏測試、加濕器外漏測試、加濕器流阻測試及加濕器性能測試，測試范圍見表1。



通過對某80kW配套的標稱最大流量5000 SLM、標稱工作溫度-40℃～95℃、標稱最大工作壓力0.25Mpa的加濕器進行測試，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為流阻測試數(shù)據(jù)；圖3至圖5為性能數(shù)據(jù)。可以看出加濕器干側(cè)氣體為最大流量時進出口壓損小于10kPaa，在干進最大流量4950SLM時，干出濕度仍可達到52.3%RH，滿足客戶要求的50%RH最低標準，具有較好的性能。


長城氫能檢測分公司現(xiàn)已具備儲氫系統(tǒng)及零部件、燃料電池發(fā)動機及零部件、動力總成和整車的測試能力，現(xiàn)已完全對外開放。

長城氫能檢測立足第三方檢測公司，始終秉持“嚴謹、嚴苛、求實、標準”的工作態(tài)度，以客戶需求為核心，推動氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)穩(wěn)健發(fā)展。歡迎社會各界人士蒞臨指導(dǎo)、咨詢洽談。愿你我為共同理想攜手共進，精誠合作，共謀發(fā)展。