PEMFC湿度控制中的绝对湿度与相对湿度及二者的关系

1、绝对湿度
空气中的水蒸气含量随温度、气候条件及其他因素变化很大，简单的描述和计算水蒸气含量的方法是给出空气中水与其他气体(N2、OZ, Ar, CO,等)的质量比，称为绝对湿度，也称作湿度比或者比湿度，
但此值并不能很好地反映空气的脱水能力以及对空气的干湿度的“感觉”。例如，热的空气即使含水量相当高，也会使人感觉
干燥，并且实际也具有很强的脱水能力;相反，冷的空气，其含水量很低也会感觉很潮湿，其原因是水的饱和蒸汽压变化造成的。
2、相对湿度
饱和蒸汽压是空气与液态水混合物达到平衡时水蒸气的分压。此时，水的蒸发速率等于冷凝速率，空气已不能再承载更多的水蒸气，即达到了饱和状态。不再具有脱水效应的空气，即不能再承载更多的水分的空气，称为完全湿化，
体会一下湿度的概念:沙漠在超干燥时的相对湿度为30%,而在上海日常气候下的相对湿度为70%。空气的脱水能力或水的蒸发速率对燃料电池是很重要的，而它们则与水的饱和蒸汽压、水分压的差值成正比。
水的饱和蒸汽压与温度之间呈非线性关系，温度较高时水的饱和蒸汽压随温度增加的幅度远大于温度较低时的。随温度迅速升高的结果是室温下相对湿度为70%的具有湿度适宜的空气，在被加热到30℃时出现了剧烈的干燥。对于燃料电池来说，这可能会给聚合物电解质膜带来巨大的灾难性的影响，因为电解质膜不仅完全依赖于高的含水量，而且它很薄，容易脱水。
3、湿度控制
是否需要向输入的气体中添加水，主要考虑的是燃料电池产生的水。PEMFC中的湿度应该接近100%。如果出口气体的相对湿度小于100%，说明电极反应所产生的水少于尾气带出的水分。解决的唯一办法就是供给的反应气体要加湿，阴极加湿或两极都加湿。当出口空气的相对湿度远小于100%时，意味着电池干燥，PEMFC将停止工作。这种情形并不易见，只在电池反应生成的产物水全部蒸发的条件下出现。
相对湿度大于100%，是理论计算，实际上是不可能的，因为这时会在空气流中包含有冷凝水滴，可用通空气的方法进行处理。然而，当理论湿度远大于100%时，就会产生电极淹没现象。
湿度控制与温度密切相关，这样就给PEMFC的最优工作温度的选择增加了难度：电池工作温度高，则由于阴极过电位的减少而性能提高；但一旦超过了60℃，就增加了加湿的问题，而额外的重量和加湿设备的成本，又增加了轻小型燃料电池造价。