如何选择适合的加湿方式？

2023-06-22 理论教育版权反馈

【摘要】：在大于1kW的自治运行聚合物膜电池系统中，加湿装置是其供气通路中的第二主要部件。我们将几种方案分类如下：1）利用反应生水的自加湿方案。2）燃料加湿方案。在大多数应用中，都会采用外加湿装置加湿进入电池的气体，为电池提供水分。由于反应生产的水在阴极生成，阳极区容易最先缺水，相应区域的膜也容易发生脱水，这也是为什么燃料需要加湿的原因。这是使用最为普遍的方案。4）两反应剂加湿方案。

在大于1kW的自治运行聚合物膜电池系统中，加湿装置是其供气通路中的第二主要部件。同样，其能耗也排第二。对于空气供给系统，有几种结构形式可供采用：被动加湿方案不消耗电池的电能，为系统优化运行提供的参数也较少；主动加湿方案效果更佳，但能耗也高。我们将几种方案分类如下：

1）利用反应生水的自加湿方案。对于几百瓦以上的系统，除非有回收水的装置，否则只依靠电池内生水来维持电解质膜足够的湿度是很危险的。实际上也确实如此，即使内生水量很充足，仍会有部分水会逸出电池，造成水量不足。

2）燃料加湿方案。在大多数应用中，都会采用外加湿装置加湿进入电池的气体，为电池提供水分。由于反应生产的水在阴极生成，阳极区容易最先缺水，相应区域的膜也容易发生脱水，这也是为什么燃料需要加湿的原因。最重要的是，为了控制氢气泄漏的风险，供氢通路必须简化，尽可能减少所用部件的数量。而如果水量过多，电解质膜将不再吸收水分，多余的水量必须经由阳极回路排出，但为了减少氢气的消耗，阳极回路很少开放，大多处于闭合或内部循环模式。所以，阳极排水显得更为复杂。

3）“氧化剂加湿”方案。这是使用最为普遍的方案。它利用阴极和阳极间的水浓度梯度，促使水扩散，穿过电解质膜，进而补充阳极缺水，使电极两侧重新达到水平衡。

4）两反应剂加湿方案。这种方案体积庞大、成本高，系统复杂，而且并无把握提高系统性能，所以很少采用。

根据是采用直接水交换还是水储备缓冲器，我们可将加湿系统分成两类。膜交换器和焓轮属于第一类，此时假定电池生水能够自足使用；而需要注水和带有分馏器的系统属于第二类。

如何选择适合的加湿方式？

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