本實用新型屬于燃料電池領域，具體是一種燃料電池加濕器。

背景技術：

燃料電池是將氫氣的化學能轉化為電能的裝置，其優(yōu)點是產(chǎn)物是水，零排放無污染，噪音低，轉化效率高。工作溫度可在低溫環(huán)境下運行，是移動電源和基站電源和固定電源的首選。燃料電池是由膜電極、雙極板、集電板、端板和緊固件組成。由于聚合物膜燃料電池單片電壓低，在實際應用中，是由多個電池單元疊加在一起進行串聯(lián)起來，形成電堆。燃料電池的核心部件是膜電極，膜電極的心臟是質子交換膜，主要起著隔絕氣體和提供質子流動通道的作用。

質子交換膜必須在濕潤的狀態(tài)下才能達到良好的工作性能。為了使燃料電池達到最佳性能，延長電堆壽命，在燃料電池系統(tǒng)加入燃料電池增濕器，使進入燃料電池電堆的氣體加濕。但是需要注意的是，質子膜干燥或過濕都會降低質子交換膜傳遞質子的能力，進而影響膜電極的性能。質子膜干燥不但會造成質子傳輸能力下降，而且會減少質子膜的壽命。為了解決這一問題，目前國內(nèi)外都提出了很多的解決方案，比如公開號為CN 103069222 A公開的一種燃料電池加濕器，包括：具有第一末端和第二末端的膜外殼；設置在所述膜外殼的內(nèi)部空間中的一束中空纖維膜，其中所述中空纖維膜的兩個末端分別被裝入所述膜外殼的所述第一末端和第二末端中；設置在所述膜外殼的所述內(nèi)部空間中的濕度保持器；安置在所述膜外殼的所述第一末端上的第一覆蓋物，所述第一覆蓋物包括用于引入從排氣管排放的高濕度的非反應氣體的入口；以及安置在所述膜外殼的所述第二末端上的第二覆蓋物，所述第二覆蓋物包括用于排放用 來加濕的所述非反應氣體的出口。在該對比文件中，為了增加氣體的濕度，在膜外殼內(nèi)增設了濕度保持器，但是由于濕度不可調節(jié)，燃料氣體中濕度過大，會造成陰極水淹，同樣對電池電堆的性能有很大的影響。目前，燃料電池的制造廠商已經(jīng)普遍認識到了質子膜干燥對電堆的影響，但對質子膜過濕的影響卻被忽略了，一味的提升反應氣體的濕度，不能準確實時控制氣體加濕的濕度，嚴重影響電堆的性能。

另外，傳統(tǒng)的加濕器是氫氣和空氣加濕器分別各使用一個加濕器，在一個燃料電池系統(tǒng)中加入兩個加濕器，使整個系統(tǒng)臃腫繁雜不緊湊，也不利于燃料電池系統(tǒng)緊湊化和簡便化的發(fā)展。

如公開號為CN 103915638 A公開的一種燃料電池用加濕器，該加濕器由若干加濕單元和加濕膜組件疊加而成，其中所述加濕單元由干面板、加濕膜組件、濕面板依此疊加組成，兩個所述加濕單元之間夾設一加濕膜組件，所述加濕膜組件和干面板、濕面板上設有三進三出口：燃料進口、氧化劑進口、冷卻劑進口、燃料出口、氧化劑出口、冷卻劑出口，其中干面板和濕面板上還設有進氣支口和出氣支口。在該對比文件中，當加濕器為一個時，加濕器僅能對一個氣體進口的氣體進行加濕，如果要對染料氣體和氧化劑氣體同時加濕，必須在電堆的兩側分別設置一個加濕器。

再比如公開號為CN 104103844 A公開的一種燃料電池加濕器組件，包括：殼體，所述殼體包括第一進口、第一出口、和允許第一氣體流經(jīng)所述加濕器的第一氣體流動區(qū)，所述殼體還包括第二進口、第二出口、和允許第二氣體流經(jīng)所述加濕器的第二氣體流動區(qū)，所述第一氣體具有高于所述第二氣體的相對濕度；以及褶狀隔離物，所述褶狀隔離物將所述第一流動區(qū)與所述第二流動區(qū)隔離開，使得水從所述第一氣體流動到所述第二氣體，由此增加所述第二氣體的相對濕度。該對比文件中對用于加濕燃料電池的材料和方法進行了改進，但是從該對比文件的結構可以明顯看出，該對比文件利用兩種氣體的相對濕度不同，使水由第一氣體流動到所述第二氣體中，因此該加濕器組件同樣不能做到對燃料電池的氫氣和空氣同時加濕，造成系統(tǒng)臃腫和成本上升。

由于上述問題的存在限制了燃料電池性能的提升，桎梏了燃料電池的進一步發(fā)展，解決上述問題，對燃料電池推廣和應用有著重要的作用。

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本實用新型目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種同時給燃料氣體和氧化氣體加濕，且濕度可調節(jié)的燃料電池的加濕器。

技術方案：本實用新型所述緊湊型同時供陰陽氣體加濕的加濕器，包括至少一組由若干個加濕單元堆疊組成的加濕組件，所述加濕單元包括氣液導流分散板，位于所述氣液導流分散板兩側的氣體分隔分散板和透水隔氣的透水增濕膜；

所述氣液導流分散板的兩側均設置有氣液分散流場，所述氣液分散流場內(nèi)分布有加濕水或加濕氣；所述氣體分隔分散板上設置有氣體流場，所述氣體流場內(nèi)分布有燃料氣體或氧化劑氣體；所述氣液分散流場和兩側所述氣體流場之間分別由所述透水增濕膜隔開。

本實用新型進一步優(yōu)選地技術方案為，所述氣體分隔分散板的兩面均設置有氣體流場，其中一面為燃料氣體流場，另一面為氧化劑氣體流場，所述氣體分隔分散板的兩面分別貼合在所述氣液導流分散板兩側的透水增濕膜上。

優(yōu)選地，所述氣液導流分散板的氣液分散流場內(nèi)分布的加濕氣為燃料電池電堆陰極尾氣。

優(yōu)選地，所述氣液分散流場和氣體流場為蛇形流場、直行流場、點狀流場、復合流場其中任意一種。

優(yōu)選地，所述氣液分散流場為蛇形流場，氣體流場為直行流場。

優(yōu)選地，所述氣液導流分散板和氣體分隔分散板的四周均分別設置有密封槽，以及與所述密封槽相匹配的密封圈，用于密封流場內(nèi)分布的氣體和水。

優(yōu)選地，所述透水增濕膜為中空纖維膜、含氟樹脂膜、PBI膜、陰陽離子膜其中一種。

優(yōu)選地，所述的氣液導流分散板和氣體分隔分散板，均由金屬或非金屬材料制成。

優(yōu)選地，由若干組所述加濕單元堆疊組成的加濕組件的兩端設置有用于鎖緊所述加濕組件的端板，其中一側端板上設置有兩個干氣體進口和一個加濕氣液出口，另一側端板上設置有兩個濕氣體出口和一個加濕氣液進口；所述加濕氣液進口和加濕氣液出口通過所述加濕組件內(nèi)每個加濕單元的氣液分散流場連通，所述兩個干氣體進口和兩個濕氣體出口之間分別通過所述加濕組件內(nèi)每個加濕單元的氣體流場連通。

優(yōu)選地，所述端板通過彈性緩沖元件和壓力分散板固定在所述加濕組件的兩側，兩端板之間通過緊固件固定連接。

本實用新型具體的工作原理是：干燥的燃料氣體和氧化劑氣體分別從端板上的兩個干氣體進口進入加濕器，并依次流通至加濕器的每一組加濕單元，電堆陰極尾氣或加濕專用水由加濕氣液進口進入，再經(jīng)過加濕單元的氣液導流分散板兩側的流場進行均勻分布，透水增濕膜只能透過水，不能透過氣體，水通過擴散作用和增濕膜兩側的水壓差滲透到干燥的氣體分隔分散板的氣體流場內(nèi)，從而給氣體進行加濕，可以根據(jù)氣液導流分散板兩側流場流道的寬度和深度來控制氣體加濕的濕度。

有益效果：（1）本實用新型的燃料電池加濕單元由氣液導流分散板、氣體分隔分散板和透水隔氣的透水增濕膜組成，氣液導流分散板的兩側均分布有氣液分散流場，一組加濕單元可同時給燃料電池的燃料氣體和氧化劑氣體進行加濕，減少燃料電池系統(tǒng)的加濕器數(shù)量，減小燃料電池系統(tǒng)體積，使系統(tǒng)結構緊湊，降低生產(chǎn)成本；同時，水在氣液導流分散板的氣液分散流場內(nèi)均勻分布，通過擴散作用和增濕膜兩側的水壓差滲透作用加濕干氣體，可以根據(jù)實際需要，調節(jié)氣液導流分散板兩側流場流道的寬度和深度，以及流場的形狀和氣液流量來控制氣體加濕的濕度，避免燃料氣體和氧化劑氣體濕度過大，造成陰極水淹，損壞燃料電池電堆；

（2）本實用新型的加濕器具有壓力緩沖的端板，有利于減少由于溫度變化引起的加濕器尺寸和壓力變化所造成的外漏和內(nèi)漏的幾率，同時內(nèi)部加濕單元的氣體壓降小，成本低，便于為燃料電池批量化做配套，緊固件更能保證加濕器的外形尺寸，更能便于燃料電池系統(tǒng)模塊化集成。

附圖說明

圖1為本實用新型所述緊湊型同時供陰陽氣體加濕的加濕器的結構示意圖。

具體實施方式

下面通過附圖對本實用新型技術方案進行詳細說明，但是本實用新型的保護范圍不局限于所述實施例。

實施例：一種燃料電池加濕單元，包括氣液導流分散板1，設置于氣液導流分散板1兩側的氣體分隔分散板3、4，以及位于氣液導流分散板1和兩氣體分隔分散板3、4之間的透水隔氣的透水增濕膜2。

氣液導流分散板1的兩側均設置有氣液分散流場，氣液分散流場內(nèi)分布有加濕水或加濕氣，加濕氣為燃料電池電堆陰極尾氣；氣體分隔分散板3、4的兩面均設置有氣體流場，其中一面為燃料氣體流場，另一面為氧化劑氣體流場，分別分布有燃料氣體和氧化劑氣體，氣體分隔分散板3、4的兩面分別貼合在氣液導流分散板1兩側的透水增濕膜2上。

氣液分散流場和兩側氣體流場之間由透水增濕膜2隔開，氣液導流分散板1和氣體分隔分散板3、4的四周均分別設置有密封槽，以及與密封槽相匹配的密封圈5，密封圈5和透水增濕膜2將氣體和水封閉在流場內(nèi)。

根據(jù)燃料電池電堆的氣壓要求，氣液分散流場和氣體流場選擇蛇形流場、直行流場、點狀流場、復合流場其中一種。氣液分散流場優(yōu)選蛇形流場，氣體流場優(yōu)選直行流場。

一種燃料電池加濕器，包括由若干組上述的燃料電池加濕單元堆疊組成的加濕組件，和固定在加濕組件兩端的端板6，端板6通過彈性緩沖元件7和壓力分散板8固定在加濕組件的兩側，兩端板之間通過緊固件9固定連接。其中一側端板6上設置有兩個干氣體進口61、62和一個加濕氣液出口63，另一側端板上設置有兩個濕氣體出口64、65和一個加濕氣液進口66；加濕氣液進口66和加濕氣液出口63通過加濕組件內(nèi)每個加濕單元的氣液分散流場連通，兩個干氣體進口61、62和兩個濕氣體出口64、65之間分別通過加濕組件內(nèi)每個加濕單元的氣體流場連通。

一種燃料電池系統(tǒng)，包括上述燃料電池加濕器和燃料電池電堆，燃料電池電堆的供氣通道通過管道與燃料電池加濕器的濕氣體出口64、65連通，燃料電池電堆的尾氣排放通道通過管道與燃料電池加濕器的加濕氣液進口66連通。

如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實施例已經(jīng)表示和表述了本實用新型，但其不得解釋為對本實用新型自身的限制。在不脫離所附權利要求定義的本實用新型的精神和范圍前提下，可對其在形式上和細節(jié)上作出各種變化。