近年來，我國氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)快速發(fā)展，質(zhì)子交換膜燃料電池商用規(guī)模不斷擴(kuò)大，關(guān)鍵材料和制備工藝不斷成熟，氫能無污染、0排放、效率高的優(yōu)勢在國家“雙碳目標(biāo)”推進(jìn)過程中發(fā)揮著重要作用。

質(zhì)子交換膜燃料電池在運(yùn)行過程中，通過氧化還原反應(yīng)將氫燃料和氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，在電化學(xué)反應(yīng)中，進(jìn)氣的濕度控制是非常重要的環(huán)節(jié)。

為什么要進(jìn)行濕度控制？

在燃料電池系統(tǒng)中，膜的質(zhì)子傳導(dǎo)能力與含水量存在密切關(guān)系，當(dāng)膜處于良好潤濕狀態(tài)，膜電極的傳質(zhì)性能比較理想。

可以說，質(zhì)子交換膜燃料電池性能很大程度上取決于膜電極的潤濕狀態(tài)。

如果沒有很好地控制溫度和水分，催化劑和質(zhì)子運(yùn)輸介質(zhì)的老化會增加損耗，降低效率，會最終導(dǎo)致電池解體。

理想氣體含濕量（濕度比）方程：

0.622為水蒸氣與干空氣摩爾質(zhì)量比；

Pv為水蒸氣分壓；

P-Pv為濕空氣中干空氣分壓。

燃料電池空氣濕度過低，會造成質(zhì)子交換膜脫水或干枯。濕度過高，又會造成電池內(nèi)部積水過多，導(dǎo)致電極中的催化劑被水腌漬，反應(yīng)活性快速降低，并且會阻塞氣液流道。

因此，我們在進(jìn)行高性能燃料電池膜電極測試時，必須關(guān)注測試濕度數(shù)據(jù)，及時進(jìn)行調(diào)控，保持良好的測試效果。

如何進(jìn)行濕度控制？

當(dāng)前，燃料電池增濕方式有“自增濕”和“外增濕”兩種形式。

自增濕技術(shù)是無需外界獲取水分，陰極側(cè)電化學(xué)反應(yīng)生成的水，是自增濕的唯yi水分來源。自增濕技術(shù)可以降低電池成本、簡化電堆系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，但是面臨著商用化挑戰(zhàn)。目前，學(xué)術(shù)界針對燃料電池自增濕技術(shù)做了大量研究，在復(fù)合膜、催化層、膜電極方面有深入探索。

外增濕是通過在電堆外圍增加一套增濕設(shè)備，在氣體進(jìn)入電堆之前進(jìn)行增濕，保證潤濕效果。這種增濕方式成本較低，運(yùn)行比較穩(wěn)定，但會增加燃料電池系統(tǒng)的體積。現(xiàn)階段，行業(yè)內(nèi)燃料電池測試系統(tǒng)基本都是采用“外增濕”方式。

鼓泡增濕有什么優(yōu)勢？

鼓泡增濕是一種高效節(jié)能的外增濕方案。氣體通入液體中并逐漸產(chǎn)生氣泡，氣泡在液體中上升，使得氣相與液相之間能夠直接接觸，在一定的溫度下，加濕器中的水在蒸氣壓的作用下蒸發(fā)，并在反應(yīng)過程中與氣體一起進(jìn)入氫燃料電池。從而獲得較好的傳質(zhì)、傳熱效果。

鼓泡增濕具有“簡潔、可控”特點(diǎn)，通過調(diào)節(jié)水溫和氣體流量就可以精確控制加濕后的氣體露點(diǎn)，溫度傳感器、加熱器、液位傳感器均采用高質(zhì)量材料，電池的濕度控制精度會更高，維護(hù)也非常方便。

DC 980桌面型燃料電池測試系統(tǒng)采用的就是鼓泡增濕方案，加濕溫度范圍 RT+5~90℃，最大加濕濕度范圍100%RH@最大流量（10L），具備干濕自動切換功能，加濕器配備自動補(bǔ)水系統(tǒng)，能夠確保水位穩(wěn)定，避免干燒現(xiàn)象。滿足高性能燃料電池技術(shù)測試研究。