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利用多孔介质板回收PEMFC排气中水分的实验

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2015年第12期48卷 1057-1062页

作者：王世学鲁池王飞杨博邵光威天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072 天津大学机械工程学院天津300072

针对使用多孔介质板的质子交换膜燃料电池增湿器,建立了研究透过多孔介质板的热湿移动特性的实验测量系统,使用该系统测量并比较了增湿气体(燃料电池的排气)透过多孔介质板向被增湿气体(燃料电池阴极供气)进行热湿传递时,气体的温度、... 详细信息

针对使用多孔介质板的质子交换膜燃料电池增湿器,建立了研究透过多孔介质板的热湿移动特性的实验测量系统,使用该系统测量并比较了增湿气体(燃料电池的排气)透过多孔介质板向被增湿气体(燃料电池阴极供气)进行热湿传递时,气体的温度、相对湿度与流量等因素对热湿传递特性的影响.结果表明:在使用相同的多孔介质板的前提下,降低气体流量、提高增湿气体进口温度和相对湿度对多孔介质板两侧的换热更加有利;提高增湿气体的进口温度、降低气体流量和增湿气体的相对湿度可提高水分回收率,而提高增湿气体的温度、相对湿度以及流量均可提高水分传递量.

关键词：质子交换膜燃料电池增湿器多孔介质板热湿传递

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透过多孔介质板的热湿传递的实验研究

工程热物理学报 2015年第9期36卷 1961-1965页

作者：王世学王飞张星杨博天津大学机械学院中低温热能高效利用教育部重点实验室天津300072

本文以透过燃料电池增湿系统中多孔介质板的热湿传递过程为研究对象,建立了实验系统,测量并比较了高温高湿气体(增湿气体)透过多孔介质板对低温低湿气体(被增湿气体)进行加热加湿时,气体的相对流向、温度与相对湿度等对多孔介质板热湿... 详细信息

本文以透过燃料电池增湿系统中多孔介质板的热湿传递过程为研究对象,建立了实验系统,测量并比较了高温高湿气体(增湿气体)透过多孔介质板对低温低湿气体(被增湿气体)进行加热加湿时,气体的相对流向、温度与相对湿度等对多孔介质板热湿传递特性的影响。结果表明,在使用相同的多孔介质板的前提下,使用逆流流向、提高增湿气体进口温度和相对湿度对多孔介质板两侧的换热和水分传递量的提高更加有利;同时,使用逆流流向、提高增湿气体进口温度以及降低其相对湿度有助于水分回收率的提高。

关键词：燃料电池增湿器多孔介质板热湿传递

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HDH系统性能分析及增湿器性能实验研究

HDH系统性能分析及增湿器性能实验研究

作者：蔡一松大连理工大学

学位级别：硕士

增湿除湿（Humidification-Dehumidification）海水淡化技术具有规模灵活、投资小、适用于分散化的淡水需求、易于与低品位能源结合和避免了在传热面结垢的现象等特点,受到了广泛关注。本文基于能量守恒和质量守恒原理,建立了增湿除湿... 详细信息

增湿除湿（Humidification-Dehumidification）海水淡化技术具有规模灵活、投资小、适用于分散化的淡水需求、易于与低品位能源结合和避免了在传热面结垢的现象等特点,受到了广泛关注。本文基于能量守恒和质量守恒原理,建立了增湿除湿系统的理论计算模型,研究了喷淋料液流量、喷淋料液温度、空气流量、冷却水流量和冷却水温度对系统产水量和GOR（Gained Output Ration）的影响,结果表明:在其他条件不变时,随着喷淋料液温度的增长,系统产水量、电加热器功率和GOR都增大;系统产水量随冷却水流量的增大先增大,然后趋于稳定,GOR随冷却水流量的增大先减小,然后趋于稳定;产水量随着冷却水温度的增大而减小,GOR随着冷却水温度的增大而增大。利用正交分析法对不同参数对产水量和GOR的影响程度进行了排序,找出了系统产水量和GOR所对应的最佳工况点,系统产水量所对应的最佳工况点为喷淋料液流量0.050kg/s,喷淋料液温度80℃,空气流量0.0148kg/s,冷却水流量0.05kg/s,冷却水温度20℃。GOR所对应最佳工况点为喷淋料液流量0.050kg/s,喷淋料液温度80℃,空气流量0.0180kg/s,冷却水流量0.02kg/s,冷却水温度22℃,并得出喷淋料液流量对产水量影响最大,喷淋料液温度对GOR影响最大。设计并搭建了增湿器性能测试实验台,研究了喷淋料液流量、喷淋料液温度、空气流量、筛孔板孔径大小、筛孔板有无升气管和筛孔板个数对增湿器出口湿空气温度和蒸发量的影响。结果表明:随喷淋料液温度和喷淋料液流量增大,增湿器出口空气温度、含湿量和蒸发量均增大;空气流量增大,当空气流量的增加幅度大于含湿量的减小幅度时,蒸发量增大,反之,蒸发量减小;在料液流量为0.025kg/s时,使用孔径为3.0mm孔间距为9.0mm的筛孔板时增湿器出口湿空气温度和蒸发量最高;当其他流量情况下,使用孔径为2.5mm孔间距为7.5mm的筛孔板时出口湿空气温度和蒸发量最高;筛孔板在没有升气管时,出口湿空气的温度要比有升气管时的温度高,而且蒸发量也大于有升气管时;双层孔板的增湿器出口湿空气温度和蒸发量都比单层孔板要高。

关键词：增湿除湿增湿器喷淋料液流量喷淋料液温度

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透过多孔介质板热湿传递特性的实验研究

透过多孔介质板热湿传递特性的实验研究

作者：王飞天津大学

学位级别：硕士

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种高效、无污染的新型动力源,其具有能量密度高、启动速度快以及燃料来源广等优点。质子交换膜中的水含量会影响膜的质子传导能力以及机械强度,从而对燃料电池工作性能产生影响,因此对燃料电池进行水管理... 详细信息

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种高效、无污染的新型动力源,其具有能量密度高、启动速度快以及燃料来源广等优点。质子交换膜中的水含量会影响膜的质子传导能力以及机械强度,从而对燃料电池工作性能产生影响,因此对燃料电池进行水管理是必要的。电池内部的反应生成水不足以维持电池各种工作状态下的水平衡,所以采用外部增湿器对阴极进气进行增湿是合理有效的办法。本文主要研究一种以多孔碳板为核心技术的PEMFC外部增湿方式,通过实验对多孔碳板热湿传递特性的影响因素进行了研究。本文设计了测量透过多孔介质板的热湿传递特性实验系统,该系统由两个回路组成。本文进行了实验系统所需的加热加湿装置各参数的计算,以确保实验能够顺利进行。此外,还对整个实验系统的水平衡进行了计算,并且对误差结果进行了评估。本文针对流体流动参数对多孔介质板热湿传递特性的影响进行了实验研究,在使用相同的多孔介质板前提下,分别对气体流量、增湿气体温度以及相对湿度等因素对多孔介质板热湿传递特性的影响进行了实验。结果表明:气体流量的提高不利于被增湿气体温度和水分回收率的升高,但对水分传递量有促进作用;增湿气体相对湿度的提高对被增湿气体的温度和水分传递量提高有促进作用,但会导致水分回收率的降低;增湿气体温度的升高会明显提高被增湿气体的温度,且对水分传递量及水分回收率的提高均有促进作用,说明提高增湿气体进口温度可以提高增湿器的热湿传递性能。此外,本文还对多孔介质板的结构及物性参数对其热湿传递特性的影响进行了研究。选取了不同表面特性以及孔隙率的多孔介质板,在不同流体流动参数下分别进行了实验研究。结果表明:随着增湿气体进口相对湿度的提高,有肋面在高温侧及低温侧的热湿传递表现差异越发明显,有肋面在被增湿侧的传热效果较好,所以对多孔板被增湿侧表面肋化会促进其传热能力的提高;此外,孔隙率的提高会对多孔板的水分传递能力有明显地促进作用。

关键词：质子交换膜燃料电池增湿器多孔介质热湿传递

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利用TRIZ提高燃料电池增湿器的增湿能力

船电技术 2021年第6期41卷 51-53页

作者：孙震张梦元周蕾袁斌武汉船用电力推进装置研究所武汉430064

本文利用TRIZ创新方法提高燃料电池增湿器的增湿能力。通过TRIZ冲突分析、物质-场、“小人法”模型构建、分析与求解,获得8个解决方案,针对解决方案进行可行解的失效分析,最终确定两种组合解,并通过样机研制及试验证明其有效性。

关键词： TRIZ燃料电池增湿器增湿

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燃料电池反应气复合增湿方法研究

燃料电池反应气复合增湿方法研究

作者：李学锐武汉理工大学

学位级别：硕士

质子交换膜燃料电池中膜的水含量会直接影响质子在膜内的传导,从而影响电池的性能,因此必须采取增湿或保湿方法保证膜的湿润性。目前大功率车用燃料电池进气增湿广泛应用外增湿方法。本文针对燃料电池多孔碳板气-气增湿器的增湿特性,提... 详细信息

质子交换膜燃料电池中膜的水含量会直接影响质子在膜内的传导,从而影响电池的性能,因此必须采取增湿或保湿方法保证膜的湿润性。目前大功率车用燃料电池进气增湿广泛应用外增湿方法。本文针对燃料电池多孔碳板气-气增湿器的增湿特性,提出了多孔碳板气-气增湿与喷水增湿相结合的燃料电池反应气复合增湿方法,围绕该方法进行了相关的理论与试验研究。首先,针对喷水增湿存在的喷雾液滴蒸发现象,通过合理的假设,建立了传质和传热相耦合的液滴蒸发模型,计算分析了液滴直径、气体性质、环境温度和气体对流对液滴蒸发时间的影响。分析结果表明：液滴直径越小,蒸发时间越短;液滴在氢气中的寿命比在空气中短很多;环境温度越高,液滴蒸发速度越快;在对流环境下,液滴寿命会大幅度缩短,且雷诺数越大,液滴寿命越短。因此,对于燃料电池喷水增湿方法,提高水温、提高喷雾环境温度、减小喷嘴孔径以及增大强制对流,都能提高增湿性能。其次,进行了多孔碳板气-气增湿器与电堆的联合试验,结果表明：增湿器尾气增湿方式下的电堆性能略低于进堆空气100%增湿时的性能,尤其是在开机阶段和风机转速提高阶段,此时电堆尾气不足以满足电堆对进堆空气增湿的要求,并导致膜被吹干,造成电池性能下降。因此,有必要对进堆空气进行补充增湿。最后,进行了燃料电池复合增湿系统设计,通过多孔碳板气-气增湿与喷水增湿相复合,利用喷水增湿来补充进气的湿度。从理论上计算了不同工况下的加湿需求,以满足25kW燃料电池堆补充增湿为目标,以液滴在强制对流条件下彻底蒸发为依据,完成燃料电池喷水增湿器设计;燃料电池复合增湿系统耦合了气-气增湿器与喷水增湿器,利用喷水增湿来补充进气的湿度,克服了单一尾气增湿的缺陷。并对复合增湿系统的重要组成部件——液压雾化喷嘴进行了一系列试验,拟合出了流量-压力关系函数,进行了喷雾特性研究。

关键词：质子交换膜燃料电池复合增湿增湿特性液滴蒸发增湿器

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燃料电池多孔碳板增湿器增湿特性研究

燃料电池多孔碳板增湿器增湿特性研究

作者：周繁武汉理工大学

学位级别：硕士

保证燃料电池内部水平衡是燃料电池高效率工作的前提之一。在没有外部增湿的条件下,很难通过调节工作参数维持电池内部水平衡,因此需要对进入电堆的气体进行合理的增湿。本文针对一种新型多孔碳板增湿器,提出了增湿系统布置及增湿器设... 详细信息

保证燃料电池内部水平衡是燃料电池高效率工作的前提之一。在没有外部增湿的条件下,很难通过调节工作参数维持电池内部水平衡,因此需要对进入电堆的气体进行合理的增湿。本文针对一种新型多孔碳板增湿器,提出了增湿系统布置及增湿器设计流程,并对增湿器增湿过程建立了热力学模型,研究了增湿器传热传质及增湿性能随工作参数和增湿器几何参数的变化规律。首先,推导出电池增湿需水量计算公式,分析了各个工作参数对增湿需水量的影响。计算结果表明,在相同过量系数以及增湿要求的条件下,空气增湿需水量最大,氢气次之,氧气需水量最小。燃料电池增湿需水量随电堆功率和增湿湿度的增大而呈线性增大的趋势,随增湿温度增大呈指数型增大的趋势,随气体压力的增大而减小。环境空气的温度、湿度对增湿需水量影响不大。还推导出无增湿条件下电池阴极尾气湿度的计算公式,并计算了各个工作参数下电池阴极尾气湿度,结果表明电池阴极尾气湿度在大部分工作条件下大于100%或者小于80%,难以保证电池内部水平衡。其次,以停留-扩散时间比和流道内气体流速为增湿器设计依据,提出了燃料电池气-气多孔碳板增湿器设计流程,并针对一个5kW燃料电池系统设计了燃料电池气-气增湿器。最后,根据多孔碳板气-气增湿器增湿原理和质量、能量守恒定律,在一些合理假设的基础上建立了增湿器增湿过程热力学模型,分析了工作条件以及增湿器几何尺寸对增湿器传热传质过程及增湿性能的影响。模拟结果表明,对于不同的增湿器工作条件,较小的空气流量、空气压力,较高的湿热尾气温度,有利于提高增湿器干燥空气出口含湿量和增湿器的水分传递率,提高增湿器增湿性能,而干燥空气进口温度则对增湿器增湿性能影响不大：对于不同的增湿器几何参数,小的多孔碳板渗水部分厚度和大的渗水部分面积有利于提升增湿器增湿性能。

关键词：质子交换膜燃料电池多孔碳板增湿器模拟

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增湿器产生应力腐蚀裂纹的原因探究

广西工学院学报 2007年第3期18卷 57-59,63页

作者：刘华柳州市特种设备监督检验所广西柳州545001

通过某实例分析,介绍了合成氨生产过程中增湿器内表面产生裂纹的原因是硫化氢应力腐蚀,并提出了行之有效的改进措施,实践证明,取得了较好的使用效果。

关键词：增湿器裂纹应力腐蚀

德尔格C2000型婴儿培养箱的故障分析与维修

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医疗装备 2019年第17期32卷 118-119页

作者：敬微微杨嘉文中国医科大学附属第一医院资产管理部辽宁沈阳110001 中国医科大学附属盛京医院医疗设备部辽宁沈阳110004

新生儿特别是极低体重早产儿对环境要求较高,婴儿培养箱是提高早产儿生存率不可或缺的医疗设备 [1-2].婴儿培养箱可为早产儿提供一个空气洁净、温湿度及氧浓度恒定的环境.同时,婴儿培养箱可减少外界环境对早产儿的不良刺激,降低感染风险... 详细信息

新生儿特别是极低体重早产儿对环境要求较高,婴儿培养箱是提高早产儿生存率不可或缺的医疗设备 [1-2].婴儿培养箱可为早产儿提供一个空气洁净、温湿度及氧浓度恒定的环境.同时,婴儿培养箱可减少外界环境对早产儿的不良刺激,降低感染风险,是新生儿感染控制工作流程中的重要环节.医疗设备工程师的日常维修[3-5]及维护保养[6-9]能保障设备的安全使用,节约维修成本.现简单介绍德尔格C2000型婴儿培养箱的工作原理,并对其常见故障的分析及排除方法进行总结.

关键词：婴儿培养箱氧电池增湿器风扇电机