燃料电池电堆在反应过程中，质子交换膜需维持一定的湿度以保证较高的反应效率，因此要求反应介质需携带一定量的水蒸气进入电堆，这一步通常通过增湿器来实现。随着燃料电池汽车产业化的持续推进，国产增湿器的出货量和市场占比都在快速提升。 今天给大家介绍一下增湿器的结构和所用到的高分子材料，欢迎大家加群交流及补充。
一、增湿器结构
氢燃料电池增湿器氢燃料电池电堆在反应过程中，质子交换膜需维持一定的湿度以保证质子交换膜处于合适的水饱和状态，保持较高的电导，保证较高的反应效率，因此要求反应介质需携带一定量的水蒸气进入电堆，这一步通常通过增湿器来实现，其要性不言而喻。
增湿器用特种材料制成膜管，膜管内外形成独立的干湿通道，通过回收电堆中的水分和热量，使其在膜管内外两侧进行湿热交换，从而达到电堆所需的温度和湿度。
增湿器由集束状中空纤维[1]，外壳[2]，气体导入管[3]、气体导出管[4]、水导入管[5]、水导出管[6]，及密封材[11]构成。
集束状中空纤维膜[1]为人工及天然的高分子或无机物制成的超滤膜、反渗透膜、精滤膜、离子交换膜或液体透过膜。
密封材[11]为环氧树脂等热固性高分子密封材料或粘接剂，热塑性高分子密封材料或粘接剂，水泥等无机密封材料或粘接剂。外壳[2]由不锈钢等金属，工程塑料等高分子及陶瓷等无机材料制成。
二、增湿器所需用材料
增湿器所需工程塑料主要包括：外壳材料、膜以及胶水等，膜的形态为中空纤维管膜。
1、外壳材料
外壳材料包括：PPA+GF PA+GF PPS+GF
2、膜
中空纤维膜主要包括聚砜，e-PTFE膜，聚酰亚胺，全氟磺酸等。
聚砜
具有优良的机械性能、化学稳定性，耐热性好，耐生物降解，内孔隙率高且微孔结构稳定，常用作气体分离膜的基材。但是属于疏水性膜材料。聚砜、聚醚砜、聚苯砜，具有接近的性能，要应用在燃料电池上，一般可通过黄花处理提高其亲水性。
聚酰亚胺
具有高透气性、选择性、良好的耐热能力，机械强度高，化学稳定性、耐溶剂性好，可制成具有高渗透系数的自支撑不对称中空纤维膜。亲水性差，需要磺化处理。聚酰亚胺也作为一种未来有很好前景的质子交换膜在被大量研究。
全氟磺酸
PFSA作为质子交换膜，具有水在浓差下传递的功能，也可以作为增湿器的膜。含氟系列膜还包括，戈尔的ePTFE膨体聚四氟乙烯、巴拉德的BAM3G部分氟化质子交换膜但价格太贵。
中空纤维管膜主要分为多孔膜、表皮膜、均质膜，根据其特点制成超滤膜、正/反渗透膜、气体分离膜、血透膜等。中空纤维管膜的特点是相同体积下表面积大。
中空纤维管制备工艺主要分为溶液纺丝法和熔融纺丝法。溶液纺丝法需要致孔剂在膜上产生微孔，且一般孔径稍大，较常用；熔融纺丝法，通过拉伸产生微孔，技术要求高。
平板膜，通过中心很薄的PFSA夹层和两侧的多空层复合而成。表面积相对小。
3、胶水
灌封材料环氧树脂（灌封）、聚氨酯（灌封）、有机硅（密封圈）
由于增湿器技术门槛高、市场容量相对小，在很长一段时间里，国内能真正实现增湿器商业化的企业很少。近两年来，随着国内燃料电池汽车市场快速放量，以及国内企业在核心材料和关键工艺上的突破，增湿器原有的市场格局正在被逐渐改写。
国外供应商包括：德国科德宝、韩国可隆、美国博纯、加拿大dpoint、德国马勒、日本恩福等
国内供应商包括：伊腾迪、沃瑞氢能、琦睿电池、恒劲动力、上海华熵、鸾鸟电气、魔方新能源、富铭工业、同优汽车等。
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原文始发于微信公众号（艾邦高分子）：工程塑料在氢燃料电池增湿器的应用
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