專利名稱：燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)自適應(yīng)加濕裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加濕裝置，尤其是用于燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)，在變工況情況下能自適應(yīng)調(diào)節(jié)加濕量的裝置。
背景技術(shù)：
氫氧燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)是環(huán)保型無污染的新能源的技術(shù)，當(dāng)前國(guó)際上的一些發(fā)達(dá)國(guó)家竟相研究這一課題，很多技術(shù)細(xì)節(jié)都處于高度保密狀態(tài)，雖然能查到一些文獻(xiàn)資料或檢索到一些專利文獻(xiàn)，但都屬于技術(shù)發(fā)展前期的技術(shù)方案的思路，還未發(fā)現(xiàn)涉及初步設(shè)計(jì)，詳細(xì)設(shè)計(jì)即實(shí)現(xiàn)工程系統(tǒng)技術(shù)方案和具體工程結(jié)構(gòu)的有關(guān)文獻(xiàn)和專利文獻(xiàn)，可供借鑒的內(nèi)容很少，例如從查閱到的專利文獻(xiàn)中有以下幾份資料涉及到加濕問題的內(nèi)容，如1.Water management system for Solid polymel electrolyte fuel cell power plants，Patent Number5,503,944，Apr，2，1996.
2.Self-Humidifying Fuel Cell，Patent NumberUS 6,207,312 B1，Mar，27，2001.
3.Appartue for humidifying the air stream of a full cell power plant，PatentNumberUS 6,207.306，B1.Mar，27，2001.
4.Full cell coolen-humidfien plate.Patent Number6,066,408.May，23，2001.
5.Process and appararus for humidifying Process gas for Operating fuel cellsystem.Patent Number5,432,020.Jul，11，1995.
6.Fuel cell and method for maintening the electrolyte of the fuel cell.PatentNumber5,543,238.Aug，6，1996.
上述專利文獻(xiàn)大多數(shù)介紹的是內(nèi)加濕的方法，采用多孔材料做極板，用冷卻電堆后的熱水給反應(yīng)氣體加熱，同時(shí)透過一些水來加濕反應(yīng)氣體。又如，采用外加濕系統(tǒng)，是在壓縮機(jī)后給反應(yīng)氣體加濕，用時(shí)鐘來進(jìn)行電路控制。
如果采用上述控制模式，會(huì)使控制加濕量的自適應(yīng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不適宜用于我們自行設(shè)計(jì)的研究之中。從這樣的背景技術(shù)來看需要我們自行研究和設(shè)計(jì)以滿足當(dāng)務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)背景技術(shù)所述，本發(fā)明的目的在于提供一種針對(duì)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)，在變工況情況下能自適應(yīng)進(jìn)行流量控制，用來調(diào)節(jié)所需加濕量的加濕裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)自適應(yīng)加濕裝置，主要由水箱(1)，水位控制器(11)，電磁閥(12)，文氏管(2)，限流圈(3)組成，其中水位控制器(11)與水箱(1)相連接，電磁閥(12)通過管路(13)與水箱(1)相連接，限流圈(3)一端通過流道管(15)與水箱(1)相連接，限流圈(3)另一端通過流道管(15)與文氏管(2)的喉部(21)相連接，進(jìn)氣管路(14)與水箱(1)和文氏管(2)相連接。
本裝置的加濕即是向反應(yīng)氣體加水，使氣體達(dá)到一定的濕度(或使氣體達(dá)到一定的比濕度，即單位重量的氣體所含的水的重量)，控制向氣體加水流量的是限流圈3，其工作原理是當(dāng)文氏管一定時(shí)限流圈3前后的壓力差只與通過文氏管2喉部21的氣體流速V有關(guān)，由柏努力方程和連續(xù)方程可知限流圈3前后的壓差為ΔP＝P0-P1其加濕流量為g=μF2ρ1ΔP]]>又 ΔP＝1/2ρV2故g=μFρ1·ρV/ρ]]>式中ρ1--加濕水的密度ρ --氣體的密度μ --限流圈流量系數(shù)F --限流圈流道面積又知，氣流的流動(dòng)速度在馬赫數(shù)M＜0.4時(shí)，可認(rèn)為是不可壓縮流，故ρ可視為常數(shù)值，因此，由上述加濕流量方程可知加濕量就只與F，ρV有關(guān)。調(diào)整限流圈的流道面積可以調(diào)整氣體所要求的比濕度，在比濕度一定時(shí)，加濕量可以跟隨著氣體流量的變化而自適應(yīng)的線性變化。
由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果1、本發(fā)明采用文氏管，其流路簡(jiǎn)單，流場(chǎng)穩(wěn)定可靠的建立了一定的壓力場(chǎng)，使其會(huì)可靠穩(wěn)定的控制裝置的加濕量；2、本發(fā)明在同一工況下加濕量的大小由限流圈決定，一旦安裝調(diào)試完畢即可自適應(yīng)的加濕；3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，重量輕，使用維護(hù)修理簡(jiǎn)易。


圖1為本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)剖視示意2為本發(fā)明加濕過程框中1-水箱，11-水位控制器，12-電磁閥，13-管路，14-進(jìn)氣管路，15-流道管，2-文氏管，21-喉部，3-限流圈，a-供氣方向，b-氣加水輸出方向，c-進(jìn)水方向具體實(shí)施方式
由圖1所示，本發(fā)明主要由水箱1，水位控制器11，電磁閥12，文氏管2，限流圈3組成，其中水位控制器11與水箱1相連接，電磁閥12通過管路13與水箱1相連接，限流圈3一端通過流道管15與水箱1相連接，限流圈3另一端通過流道管15與文氏管2的喉部21相連接，進(jìn)氣管路14與水箱1和文氏管2相連接。
本發(fā)明采用了文氏管2作為本裝置的傳感部分，當(dāng)供應(yīng)氣體流量變化時(shí)會(huì)改變喉部21處的流速V和靜壓P1值的改變，流速V和靜壓P1的當(dāng)前值作為氣體自身的傳感信息，同時(shí)也成為了控制信息，即在限流圈3的前后建立了隨控的壓差值ΔP，利用這一壓差值ΔP來控制加濕流量，而這一加濕量與供應(yīng)氣流的流量呈線性關(guān)系，這就由文氏管2創(chuàng)建了供應(yīng)氣體自適應(yīng)改變加濕量的技術(shù)基礎(chǔ)。文氏管2的設(shè)置并不會(huì)改變供應(yīng)氣體的原始流動(dòng)參數(shù)，只不過是在喉部21處建立了傳感和控制信息。
當(dāng)本發(fā)明結(jié)構(gòu)安裝調(diào)試試驗(yàn)后，確定了一定的比濕度之后，本發(fā)明的加濕量就會(huì)隨著氣體流量的變化而自適應(yīng)的線性變化。
水位控制器11用來控制水箱1中的設(shè)定水位，水位控制器11與電磁閥12有線路連接，通過控制電磁閥12的開與關(guān)控制進(jìn)水。進(jìn)氣管路14一支與文氏管2相連作為供氣管路，另一支與水箱1相連接，保持供氣與水箱中的總壓P0值一致。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)自適應(yīng)加濕裝置，主要由水箱(1)，水位控制器(11)，電磁閥(12)，文氏管(2)，限流圈(3)組成，其特征在于水位控制器(11)與水箱(1)相連接，電磁閥(12)通過管路(13)與水箱(1)相連接，限流圈(3)一端通過流道管(15)與水箱(1)相連接，限流圈(3)另一端通過流道管(15)與文氏管(2)的喉部(21)相連接，進(jìn)氣管路(14)與水箱(1)和文氏管(2)相連接。
全文摘要
一種燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)自適應(yīng)加濕裝置，主要由水箱(1)，水位控制器(11)，電磁閥(12)，文氏管(2)，限流圈(3)組成，其中水位控制器(11)，電磁閥(12)與水箱(1)相連接，限流圈(3)與水箱(1)和文氏管(2)相連接，本發(fā)明利用文氏管中流體總壓，動(dòng)壓和靜壓之間的變換關(guān)系，由壓差來控制加濕流量，由于加濕量與氣流流量是線性關(guān)系，就保證了被加濕氣體有一個(gè)恒定的比濕度。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)修理簡(jiǎn)易。
文檔編號(hào)H01M8/04GK1464581SQ0212408
公開日2003年12月31日 申請(qǐng)日期2002年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月19日
發(fā)明者王維光, 趙輝 申請(qǐng)人:中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第十一研究所(京)