雷枭，丁小松

（1.中国电器科学研究院股份有限公司，广州 510860； 2.广州擎天实业有限公司，广州 510860）

引言

PEMFC 作为解决世界能源与污染问题新的发展方向，其研究及应用突破不断[1-3]。燃料电池反应气加湿是保证电池正常、高效运行不可缺的一项重要处理流程，是影响燃料电池效率和性能的关键环节。如何实现反应气的快速加湿，大范围流量湿度简便可控，本文利用PEMFC 运行原理，通过气体加湿回路改造，设计了一种网格型控制策略，实现了气体加湿的简便广度控制。

1 加湿必要性及存在问题

PEMFC 膜的导电性能强烈依赖其含水量[4]，膜电阻与其水饱和度正相关。如果生成水与加湿水之和小于电池的排水量，则质子膜脱水，使电池内阻增大，电压减低；而生成水与加湿水之和大于排出水，则电极被淹，影响气体扩散，使电池性能减低，甚至导致电池无法工作[4，5]。为使电池具有良好的性能，必须设法使质子膜始终保持湿润状态[6]，而电极又不被淹，维持电池内的水平衡。

假电池增湿增加了电池的成本、体积和重量，并且系统复杂。鼓泡增湿湿度难以精确控制[7]，且大流量时液态水带出过多，易堵塞气体流场，引起液态水凝聚，导致传质过程受阻，使反应气通过气体扩散层的速度减低，恶劣情况甚至会淹没催化剂的活化点。渗透膜简单，但其水的扩散通量固化受限，大范围适应能力差，可靠性不佳不适宜长时间使用[8]，且价格昂贵；焓轮增湿系统不仅质量大，且不易密封，尾气易返混。……