用于燃料电池的湿热交换器制造技术

根据本发明专利技术的用于燃料电池的湿热交换器包括：主体，其具有分别形成在纵向一端和纵向另一端的进气孔和排气孔；第一管道，其设置在主体内部并且沿着主体的纵向螺旋地盘绕；第二管道，其设置在主体内部，在第一管道的外侧覆盖第一管道，并且沿着主体的纵向螺旋地盘绕；供应单元，其设置在排气孔侧并且将燃料和水的混合物供应到第一管道和第二管道；以及排放单元，其设置在进气孔侧并且将混合物从第一管道和第二管道排放掉。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于燃料电池的湿热交换器
本专利技术涉及用于燃料电池的湿热交换器，更具体地涉及如下所述的用于燃料电池的湿热交换器：即使管道由于过热而膨胀，该湿热交换器也不容易损坏，并且该湿热交换器还能够提高热交换效率。
技术介绍
燃料电池是利用电化学反应来将存储在烃类燃料中的化学能直接转化成电能的单元。也就是说，燃料电池是利用阳极的氢气氧化反应和阴极的氧化还原反应来将化学能直接转化成电能的单元。利用上述反应来产生电能的燃料电池系统可以包括燃料电池堆、机械辅机(MBOP)以及电气辅机(EBOP)。燃料电池堆可以是利用电化学反应来产生电能的单元，MBOP可以是向燃料电池堆中供应氧气和氢气的单元，EBOP可以是利用逆变器来将施加到燃料电池堆中的直流电转换成交流电的单元，以便将转换出的交流电供应到期望的单元。然而，氢气必须被供应到燃料电池堆的阳极，以便在阳极上进行氧化反应。在诸如熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)等高温燃料电池中，使用重整器将用于燃料电池的燃料(例如液化天然气(LNG))中所含有的烃重整成氢气，以便将氢气供应到阳极。这里，在重整器中发生的重整反应需要水。然而，由于液态水可能破坏重整催化剂，所以必须向重整器中供应气态水以及用于燃料电池的燃料。当气态水被供应到重整器中时，用于燃料电池的燃料可以容易地和水混合。因此，诸如MCFC等高温燃料电池包括用来使水蒸发以便使蒸发后的水与用于燃料电池的燃料混合的湿热交换器，由此供应气态水。多管式热交换器湿热交换器类型的固定管片式热交换器被用作湿热交换器。固定管片式热交换器包括：管片12，其位于该固定管片式热交换器的纵向两端；以及管道14，其固定在管片12之间，如图4所示。然而，管片12和管道14之间的连接部可能由于根据现有技术描述的湿热交换器的上述结构而容易破裂。具体地说，由于管道14在热交换期间过热，所以管道14沿轴向(沿管道14的纵向)膨胀。然而，由于管道14的纵向两端与管片12相连，所以管道14的膨胀被管片12限制。这样，由于管道14的膨胀被限制，应力可能集中在管片12与管道14之间的连接部。因此，根据现有技术的固定管片式热交换器可能容易在管片12与管道14之间的连接部破裂(或变形)。
技术实现思路
<技术问题>因此，为了解决上述问题，本专利技术提供一种用于燃料电池的湿热交换器，即使管道由于过热而膨胀，这种湿热交换器也不容易损坏，并且这种湿热交换器还能够提高热交换效率。<技术方案>根据本专利技术的一方面，提供一种用于燃料电池的湿热交换器，所述湿热交换器包括：主体，其包括进气孔和排气孔，所述进气孔被限定在所述主体的纵向一端，所述排气孔被限定在所述主体的纵向另一端；第一管道，其设置在所述主体内部，所述第一管道沿着所述主体的纵向螺旋地盘绕；第二管道，其设置在所述主体内部并且沿着所述主体的纵向螺旋地盘绕，所述第二管道设置在所述第一管道外侧并包围所述第一管道；供应单元，其设置在排气孔侧，以将燃料和水的混合物供应到所述第一管道和所述第二管道；以及排放单元，其设置在进气孔侧，以将从所述第一管道和所述第二管道供应的所述混合物排放掉。根据本专利技术的另一方面，提供一种用于燃料电池的湿热交换器，所述湿热交换器包括：主体，其包括进气孔和排气孔，所述进气孔被限定在所述主体的纵向一端，所述排气孔被限定在所述主体的纵向另一端；第一管道，其设置在所述主体内部，所述第一管道沿着所述主体的纵向螺旋地盘绕；流扩散单元，其从所述第一管道的中心穿过并且沿着所述主体的纵向延伸；供应单元，其设置在排气孔侧，以将燃料和水的混合物供应到所述第一管道；以及排放单元，其设置在进气孔侧，以将所述混合物从所述第一管道排放掉。<有益效果>在根据本专利技术实施例的用于燃料电池的湿热交换器中，由于湿热交换器中的管道沿着主体的纵向盘绕，所以即使管道由于过热而膨胀，管道也可以吸收该膨胀，从而防止管道破裂。另外，由于一条管道包围另一条管道，或者从管道的中心穿过的流扩散单元使高温气体扩散到外侧，所以主体的热交换面积增大，从而提高了热交换效率。附图说明图1是根据本专利技术实施例的湿热交换器的正视图；图2是示出图1中的湿热交换器的侧剖视图；图3是沿着图2中的线A-A截取的剖视图；并且图4是根据现有技术的湿热交换器的正视图。具体实施方式在下文中，将参考附图来更详细地描述本专利技术的优选实施例。然而，本专利技术不限于这些优选实施例。图1是根据本专利技术实施例的湿热交换器的正视图，图2是示出图1中的湿热交换器的侧剖视图，图3是沿着图2中的线A-A截取的剖视图。如图1和图2所示，根据本实施例的湿热交换器主要地包括主体110。主体110形成湿热交换器的外壳，并且包括：进气孔112，其被限定在主体110的纵向(图1和图2中的竖直方向)一端；以及排气孔114，其被限定在主体的纵向另一端。进入进气孔112中的高温气体加热第一管道120(稍后描述)中的混合物(另外，如下文中所描述的，如果还设置有第二管道，则高温气体也加热第二管道中的混合物)。换句话说，进入进气孔112中并排放到排气孔114的高温气体与第一管道120中的混合物进行热交换，由此第一管道120中的混合物的温度由于热交换而升高。在这个过程中，混合物中的液态水蒸发成气态水，并且混合物中的燃料被加热到适当的温度。如上所述，加热第一管道120中的混合物(或者第一管道和第二管道中的混合物)的高温气体可以是从燃料电池堆的阴极排出的阴极废气。例如，进气孔112和排气孔114可以分别被限定在主体110的两端，如图1和图2所示。当进气孔112和排气孔114分别被如上所述地限定在主体110的两端时，气体可以沿直线流动。因此，气体可以平稳地流动。然而，在有些情况下，进气孔112和排气孔114可以被限定在主体110的两端的外周。在这种情况下，进气孔112和排气孔114可以被限定在与主体110的纵向垂直的方向(图1和图2中的水平方向)上。燃料和水的混合物流经第一管道120，第一管道120可以设置在主体110内部。第一管道120沿着主体110的纵向螺旋地盘绕，如图1和图2所示。由于根据本实施例的第一管道120具有螺旋形结构，所以即使管道120过热，管道120也不容易损坏。具体地说，根据本实施例的管道120具有例如弹簧形之类的形状。因此，即使根据本实施例的管道120由于过热而膨胀，管道120也可以容易地吸收管道120在主体110的纵向或者与主体110的纵向垂直的方向上的膨胀。例如，即使根据本实施例的管道120被向内推(即，从图2中的上端或下端向内推动管道120)或者被向外拉(即，从图2中的上端或下端向外拉动管道120)，管道120也可以由于形状与弹簧类似而容易地吸收自身的膨胀。由于根据本实施例的管道120具有与弹簧类似的形状，也就是说，管道120沿着主体110的纵向螺旋地盘绕，所以即使管道120由于过热而膨胀，管道120也可以容易地变形。这样，由于管道120的膨胀受限制的部分很少，所以管道120的应力集中的部分很少，所以管道120不容易损坏。可选地，可以设置两条管道。也就是说，根据本实施例的湿热交换器还可以包括第二管道130；第二管道130沿着主体110的纵向螺旋地盘绕，从而在第一管道120的外侧包围第一管道120。如上所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃料电池的湿热交换器，包括：主体，所述主体包括：进气孔，其被限定在所述主体的纵向一端；以及排气孔，其被限定在所述主体的纵向另一端；第一管道，其设置在所述主体内部，所述第一管道沿着所述主体的纵向螺旋地盘绕；第二管道，其设置在所述主体内部并且沿着所述主体的纵向螺旋地盘绕，所述第二管道设置在所述第一管道外侧并包围所述第一管道；供应单元，其设置在排气孔侧，以将燃料和水的混合物供应到所述第一管道和所述第二管道；以及排放单元，其设置在进气孔侧，以将从所述第一管道和所述第二管道供应的所述混合物排放掉。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.23 KR 10-2011-0141354;2012.05.14 KR 10-2011.一种用于燃料电池的湿热交换器，包括：主体，所述主体包括：进气孔，其被限定在所述主体的纵向一端；以及排气孔，其被限定在所述主体的纵向另一端；第一管道，其设置在所述主体内部，所述第一管道沿着所述主体的纵向螺旋地盘绕；流扩散单元，其沿着所述主体的纵向延伸并从所述第一管道的中心穿过；供应单元，其设置在排气孔侧，以将燃料和水的混合物供应到所述第一管道；以及排放单元，其设置在进气孔侧，以将所述混合物从所述第一管道排放掉，其中，由所述进气孔引入的气体不从所述第一管道的中心穿过，而被所述流扩散单元扩散到外侧。2.根据权利要求1所述的湿热交换器，还包括：第二管道，其设置在所述主体内部并且沿着所述主体的纵向螺旋地盘绕，所述第二管道设置在所述第一管道外侧并包围所述第一管道，其中，所述供应单元将所述混合物供应到所述第一管道和所述第二管道中，所述排放单元将所述混...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐光德，李在俊，黄祯泰，成厚基，
申请(专利权)人：POSCO能源公司，大兴冷却器株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR