一种用于氢燃料电池的喷淋灌的制作方法

1.本发明涉及一种氢燃料电池领域，尤其是涉及一种用于氢燃料电池的喷淋灌。


背景技术：

2.燃料电池是一种兼具环境友好、工作高效、使用寿命长等特点的发电装置。在氢燃料电池中，氢气从电池的阳极侧进入电池内部，氢原子在阳极失去电子后变成质子，质子穿过电池内部的质子交换膜到达电池阴极，同时电子经由外部回路也到达电池的阴极，在电池的阴极侧，质子、电子与氧气结合生成水。
3.在氢燃料电池的工作中，为了确保稳定工作，对其供应的氢气和空气都需要具有一定的湿度。因此，通常在燃料电池的供气端增设一个加湿装置。但是，现有的加湿装置都是采用市售的普通加湿器，其结构复杂，体积大，而且对于供气端的加湿效率较低。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于氢燃料电池的喷淋灌，通过小型化的设备实现高效气体加湿。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.一种用于氢燃料电池的喷淋灌，包括长条状的壳体、进气模块、出气口、进水口、排水口、喷淋模块和储水室，所述出气口位于壳体的顶端，所述排水口位于壳体的底端，所述进气模块位于排水口的上方，所述喷淋模块和储水室设置在壳体内并且喷淋模块位于进气模块和排水口之间，所述进水口连接储水室；所述喷淋模块包括多列平行的喷淋单元，每个喷淋单元包括水管和三个喷头，所述水管竖直设置，水管顶部连接储水室，三个喷头设置在水管上且从上往下依次为第一喷头、第二喷头和第三喷头，所述第一喷头和第二喷头朝向下方，所述第三喷头朝向上方。
7.进一步地，所述的第一喷头和第二喷头上设有旋转模块，该旋转模块包括支管和中间管，所述支管的一端连接水管，所述中间管的一端固定连接喷头，所述支管和中间管密封旋转连接，所述中间管内设有螺旋叶片，所述螺旋叶片的外径固定连接中间管的内壁。
8.进一步地，所述支管的一端侧壁端部设有双层得外环形凸边，所述中间管的一端侧壁端部设有内环形凸边，所述中间管一端嵌套在支管外使内环形凸边嵌合在双层得外环形凸边之间，形成密封旋转连接。
9.进一步地，所述外环形凸边和内环形凸边设有滑动轴承。
10.进一步地，所述中间管连接支管的一端为进口端，中间管固定连接喷头的一端为出口端，所述进口端的直径大于出口端的直径。
11.进一步地，所述进气模块包括互相连接进气口和气体分流器，所述的进气口设置在壳体的侧壁上，所述气体分流器包括多个喷气口，喷气口的喷气方向朝上。
12.进一步地，所述出气口的下方设有液体分离板，该液体分离板上分布有多个小孔。
13.进一步地，所述排水口和进气模块之间设有蓄水室，所述排水口设有阀门。
14.进一步地，所述喷头为细密圆型喷嘴、y型喷嘴或s型喷嘴。
15.进一步地，所述壳体为透明壳体。
16.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
17.1.本发明设置了竖直分布的三排喷头，并且将第三喷头的方向向上，第一和第二喷头的方向向下，使水雾和气体的接触区域有效维持在壳体中段，同时该结构增加水雾和气体的接触面积和热交换时间，使工质能够进行比较充分的热质交换，在较小的空间内有效提高气体加湿效率。
18.2.本发明在第一喷头和第二喷头上设有旋转模块，当水流经过中间管时，冲击导螺旋叶片，产生径向和轴向力带动螺旋叶片旋转，即中间管发生旋转，从而连接中间管的第二喷头和第三喷头发生自动周转。该结构增加了喷头喷射出的水雾的雾化重叠区域，使水雾和气体接触更充分，从而增加热质交换，提高加湿效率。
19.3.中间管为向下收缩的结构，对水流产生加速的作用，使其能在带动螺旋叶片转动的同时尽量减小水压损失。
20.4.进气模块采用了气体分流器，使气体能更好地扩散。
21.5.在出气口的下方设有液体分离板，避免液珠随着气体从出气口带出。
22.6.喷头采用细密圆型喷嘴、y型喷嘴或s型喷嘴，增加喷射的雾化角度。
附图说明
23.图1为本发明的结构示意图。
24.图2为旋转模块的结构示意图。
25.图3为螺旋叶片的结构示意图。
26.图4为细密圆型喷嘴的结构示意图。
27.图5为y型喷嘴的结构示意图。
28.图6为s型喷嘴的结构示意图。
29.附图标记：1-壳体，2-进气模块，21-进气口，22-气体分流器，3-出气口，4
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进水口，5-排水口，7-储水室，8-水管，9-第一喷头，10-第二喷头，11-第三喷头，12-旋转模块，121-支管，122-中间管，123-螺旋叶片，124-外环形凸边，125-内环形凸边，13-液体分离板，14-蓄水室，15-阀门。
具体实施方式
30.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
31.本实施例提供了一种用于氢燃料电池的喷淋灌，可以在燃料电池的阴极气体入口和阳极气体入口各设置一个，提高燃料电池的工作稳定性。
32.如图1所示，喷淋灌包括长条状的壳体1、进气模块2、出气口3、进水口4、排水口5、喷淋模块和储水室7。壳体1为透明材料制成，便于使用时观察内部的加湿和雾化情况。出气口3位于壳体1的顶端，排水口5位于壳体1的底端。进气模块2位于排水口5的上方，具体包括互相连接进气口21和气体分流器22。进气口21设置在壳体1的侧壁上；气体分流器22包括多
个方向朝上的喷气口，使进入的气体易于扩散。在进气模块2和排水口5之间设有蓄水室14，在排水口5设有阀门15。喷淋模块和储水室7设置在壳体1内并且喷淋模块位于进气模块2和排水口5之间。储水室7位于壳体1的顶端，可通过排水口5连接外置的水泵。在出气口3的下方设有液体分离板13，该液体分离板13上分布有多个小孔，用于避免液珠随着气体从出气口3带出。
33.喷淋模块包括多列平行的喷淋单元，每个喷淋单元包括水管8和三个喷头。水管8竖直设置，其顶部连接储水室7。三个喷头设置在水管8上且从上往下依次为第一喷头9、第二喷头10和第三喷头11。第一喷头9和第二喷头10朝向下方，第三喷头11朝向上方。该结构可以使水雾和气体的接触区域有效维持在壳体1中段，并且增加水雾和气体的接触面积和热交换时间，使工质能够进行比较充分的热质交换，在较小的空间内有效提高气体加湿效率。
34.本实施例在第一喷头9和第二喷头10上设有旋转模块12。如图2和3所示，旋转模块12包括支管121和中间管122，支管121的上端连接水管8，中间管122 的下端固定连接喷头，支管121的下端和中间管122密的山上端密封旋转连接。中间管122内设有螺旋叶片123，螺旋叶片123的外径固定连接中间管122的内壁。由此，水流可以通过螺旋叶片123带动中间管122绕着支管121旋转，即为带动喷头进行旋转。密封旋转连接结构可以采用现有成熟的技术，具体结构不限。本实施例中，密封旋转连接结构如图3所示，支管121的下端侧壁端部设有双层的外环形凸边124，中间管122的上端侧壁端部设有内环形凸边125，中间管122上端嵌套在支管121下端外使内环形凸边125嵌入双层的外环形凸边124之间，形成密封旋转连接。同时，中间管122的上端大于中间管122的下端，为向下收缩的结构，对水流产生加速的作用，使其能在带动螺旋叶片123转动的同时尽量减小水压损失。
35.如图4～6所示，本实施例中使用的喷头可以采用细密圆型喷嘴、y型喷嘴或s 型喷嘴，优选y型喷嘴，增加喷射的雾化角度。
36.本实施例的工作原理如下：高压高温水从进水口4流入储液室，储液室充满水后，水流被压入水管8，经水管8到达喷头喷出雾状液滴。阴极或阳极气体经过进气口21经气体分流器22后进入壳体1中部得喷淋区域，气体与雾状液滴发生热质交换。气体达到设定温度下的饱和状态，经液体分离器后从出气口3排出。换热后的水和过量水从下部排水口5排出到循环管路。
37.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。