用于燃料电池的加湿器制造技术

本发明专利技术涉及加湿器，例如用于燃料电池的加湿器。加湿器包括中空壳和加湿器芯部。该加湿器芯部包括转移板、多个第一通道和多个第二通道。转移板包括具有多个部分和多层间隔材料的可渗透材料。多个第一通道构造成允许在第一方向上的空气流动，并且防止在不同于第一方向的第二方向上的空气流动。多个第二通道构造成允许在第二方向上的空气流动，并且防止在第一方向上的空气流动。加湿器包括交替的第一通道和第二通道的堆，并且第一通道构造成将液体从在至少一个第一通道中流动的空气转移至在至少一个第二通道中流动的空气。该加湿器适用于燃料电池堆。

【技术实现步骤摘要】
用于燃料电池的加湿器
本专利技术涉及一种加湿器，例如用于燃料电池的加湿器。
技术介绍
在DE102009034095A1、EP1261992B1、和美国专利申请序列号14/663,504中（这些专利的内容以参考的方式并入本文中），描述了用于燃料电池的加湿器，该加湿器具有将用于潮湿空气和干燥空气的直通流道分隔开的多个叠加膜。水分子从潮湿空气流穿透这些膜而到达干燥空气流，因此使干燥空气富含水分。可以将燃料电池的排气用作潮湿的进气流；该排气的水分经过膜被转移到新鲜空气流中，然后该新鲜空气流被供给至燃料电池系统的进口以便在电化学反应中产生电流。将此过程示于图1。
技术实现思路
期望提供一种具有可将水分以高效的方式从潮湿气流转移至干燥气流的经济设计的加湿器，其中各气流被相互分隔开。此外，期望提供一种高效地将水分转移至干燥气流同时限制气体转移至干燥气流的加湿器。在一个实施例中，加湿器芯部包括第一端板、第二端板、至少一个密封板、至少一个第一输送板、和至少一个第二输送板。第一端板具有第一对准特征，并且第二端板具有第二对准特征。至少一个密封板包括与具有对准孔的弹性体密封件一起包覆成型（overmolded）的第一多孔介质。至少一个第一进口输送板包括与具有进口和出口的聚合物框架一起包覆成型的第二多孔介质，这些进口和出口是用于允许液体或气体在多孔介质的一侧上在第一方向上流动。至少一个第二输送板包括与具有(进口和出口的)聚合物框架一起包覆成型的第二多孔介质。基于以下对实施例的详细描述将更充分地理解本专利技术的这些和其它特征和目的，该详细描述应根据附图进行阅读。在这方面，在详细说明本专利技术的至少一个实施例之前，应当理解的是本专利技术并非将其应用局限于在说明书中所陈述的或者在附图中所示出的结构的细节及各部件的布置。本专利技术能够具有其它实施例，并且能够以各种方式实施并实现。另外，应当理解的是本文中所采用的用语和术语、以及摘要是为了描述的目的而不应看作是限制性的。因此，本领域技术人员将理解的是本公开所基于的构思可容易地用作用于设计用于实现本专利技术的若干目的的其它结构、方法和系统的基础。因此，重要的是权利要求被视为包括这种等效结构，因为它们并不背离本专利技术的精神和范围。附图说明并入本说明书中且构成本说明书的一部分的附图图解说明了本专利技术的实施例，并且连同描述一起用来解释本专利技术的原理。图1示出了用于具有被插入壳体中的盒的燃料电池的加湿器；图2示出了用于燃料电池的加湿器；图3a示出了加湿器堆；图3b示出了加湿器堆的分解视图；图4a-图4e示出了加湿器堆的端板；图5a-图5d示出了加湿器堆的密封板；图6a-图6e示出了加湿器堆的进口板；图7示出了加湿器堆的剖视图；图8示出了加湿器堆的端盖；图9a和图9b示出了其中进口板包括支撑构件的实施例；图10a示出了支撑介质；图10b示出了在两层的转移介质之间的支撑介质。具体实施方式在对附图中所示出的本专利技术实施例进行描述时，为了清楚起见将使用特定的术语。然而，本专利技术并非意图局限于如此选择的特定术语，应当理解的是各特定术语包括以类似的方式操作以实现类似的目的所有技术等效物。图1示出了用于燃料电池的加湿器1，利用该加湿器1将富含水分的新鲜空气提供给燃料电池，所述新鲜空气具有最小程度的湿度。在壳体2中，加湿器1具有盒3，该盒3是用于将排气流7中所含有的水分转移至提供给燃料电池的干燥新鲜空气流6。盒3具有其中大部分的透水性纤维层彼此一个在另一个上堆叠的堆叠单元，各透水性纤维层将具有不同含湿量的空气流6、7分隔开。该纤维层将各空气流相互隔离同时允许空气流6与空气流7之间的水分交换，因此干燥新鲜空气流6从潮湿的排气流7中吸收水分。加湿器1的壳体2设置有新鲜空气通道4，周围空气借助于该新鲜空气通道4被引入作为新鲜空气流6。新鲜空气通道4包括在盒3上游的流入部4a和在盒3下游的流出部4b。壳体2设置有排气通道5，该排气通道5相对于新鲜空气通道4偏移90°的角度，并且借助于该排气通道，富含水分的燃料电池的排气作为排气流7被引导经过盒3。排气通道5具有在盒3上游的流入部5a、和在盒3下游的流出部5b。新鲜空气流6与排气流7按照通道4和5以90°的角度对准而相交；然而，在盒3内部的空气流6和7被透水性纤维层所隔离，这些透水性纤维层只允许从具有高含湿量的排气流7到干燥新鲜空气流6的水交换。这两个气流可以以不同于附图中所示的大致90°的角度而布置，例如在具有大致180°的两个气流之间的角度的逆流中的布置、或者其它有利的设计。图2示出了具有加湿器堆芯部200、两个进口端盖210a-b、和两个出口端盖220a-b的燃料电池加湿器1。加湿器堆包括两个端板、至少一个输送板、和至少两个密封板。输送板包括第一进口，所述第一进口允许第一空气流从第一进口盖210a进入并且在转移板的第一侧上流动到第一出口端盖220a。输送板包括第二进口，所述第二进口允许第二空气流从第二进口端盖210b进入并且在输送板的第二侧上流动到第二出口端盖220b。密封板防止空气流泄漏到加湿器堆的其它层。输送板包括框架和多孔加湿器介质。第一空气流是包含“干燥”空气的空气流，第二空气流是包含“潮湿”空气的空气流。水分经过多孔加湿器介质从潮湿空气流被转移至干燥空气流。下面将更详细地对加湿器1和加湿器堆芯部200的特征进行描述。图3a示出了无端盖的加湿器堆芯部200。加湿器芯部200具有允许空气流在第一方向上进入加湿器堆芯部200的第一进口300a。加湿器芯部堆200具有允许空气流在基本上垂直于第一方向的第二方向上进入加湿器堆芯部200的第二进口300b。图3b示出了加湿器单元堆的分解视图。该加湿器堆包括底端板310a，重复的密封板320、320a、320b，及输送板330、330a。如上所述，输送板330、330a包括允许空气沿输送板的第一侧在第一方向上流动的第一进口300a。输送板330、330a还包括允许空气沿输送板330、330a的第二侧在第二方向上流动的第二进口300b。密封板320、320a、320b防止在一个输送板的第一方向上的空气流与在另一个输送板的第二方向上的空气流相互干扰。图4a-图4e示出了端板的各种视图。图4a示出了端板310的外侧。该外侧是在加湿器外部上的那侧并且不与密封板或输送板相邻。该外侧可以是如图示般的平滑，或者具有便于正确地安装在车厢中的图案。图4b示出了端板310的侧视图。在图示的实施例中，端板具有大致均匀的厚度。然而，在一个未图示的替代实施例中，端板的中央部较厚，以提供额外的强度和刚度。图4c是端板的内侧的俯视图。图4d是端板310的另一个视图。图4e是端板的分解视图。端板包括与密封板320上的特征配合的对准特征410、和与进口板330配合的咬合特征420。端板还包括便于将端盖210a-b、220a-b安装到加湿器堆的导轨430。端板包含硬质材料，例如塑料或金属。图5a-图5d示出了密封板320。密封板320包括与热塑性弹性体密封件321一起包覆成型的多孔加湿器介质。密封板320起转移介质的作用，并且在输送板330与330a之间进行密封。图5a示出了密封板320的俯视图。图5b示出了密封板320的侧视图。图5c是密封板320的另一个视图。图5d是密封板的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加湿器部件，包括：加湿器芯部（200），包括：包括第一对准特征（410）的第一端板（310a）；包括第二对准特征（410）的第二端板（310b）；包括与弹性体密封件（321）一起包覆成型的第一多孔介质的至少一个密封板（320、320a、320b），并且所述弹性体密封件（321）包括对准孔（510）；至少一个第一进口输送板（330），所述第一进口输送板（330）包括与具有进口（300b）和出口（620a）的聚合物框架（331）一起包覆成型的第二多孔介质，所述进口（300b）和出口（620a）用于允许液体或气体在所述多孔介质的一侧上在第一方向（700a）上流动，其中所述聚合物框架（331）包括用于与所述第一对准特征（410）、所述对准孔（510）、或所述第二对准特征（410）配对的第一配对特征（610）；和至少一个第二进口输送板（330a），所述第二进口输送板（330a）包括与具有进口（300b）和出口（620a）的聚合物框架（331）一起包覆成型的所述第二多孔介质，所述进口（300b）和出口（620a）用于允许液体或气体在所述多孔介质的一侧上在第二方向（700b）上流动，其中所述聚合物框架（331）包括用于与所述第一对准特征（610）、所述对准孔（510）、或所述第二对准特征（410）配对的第二配对特征（610）；其中在所述至少一个密封板（320）中的所述对准孔（510）用作与所述第一对准特征（410）、所述第二对准特征（410）、所述第一配对特征（610）和所述第二配对特征（610）中的至少一个特征的配对特征；其中所述加湿器芯部（200）包括：所述第一端板（310a）的堆；堆叠在所述第一端板（310a）上的第一密封板（320）；堆叠在所述第一密封板（320）上的第一进口输送板（330），并且所述第一对准特征（410）确定所述第一进口输送板（330）的方位从而使气体或液体能够在所述第一方向（700a）上流动；堆叠在所述第一进口输送板（330）上的第二密封板（320a）；堆叠在所述第二密封板（320a）上的第二进口输送板（330a），并且所述第二对准特征（410）确定所述第二进口输送板（330a）的方位从而使气体或液体能够在大致垂直于所述第一方向的所述第二方向（700b）上流动；堆叠在所述第二进口输送板（330a）上的第三密封板（320b）；和堆叠在所述第三密封板（320b）上的所述第二端板（310b）。...

【技术特征摘要】
2015.12.30 US 14/9836751.一种加湿器部件，包括：加湿器芯部（200），包括：包括第一对准特征（410）的第一端板（310a）；包括第二对准特征（410）的第二端板（310b）；包括与弹性体密封件（321）一起包覆成型的第一多孔介质的至少一个密封板（320、320a、320b），并且所述弹性体密封件（321）包括对准孔（510）；至少一个第一进口输送板（330），所述第一进口输送板（330）包括与具有进口（300b）和出口（620a）的聚合物框架（331）一起包覆成型的第二多孔介质，所述进口（300b）和出口（620a）用于允许液体或气体在所述多孔介质的一侧上在第一方向（700a）上流动，其中所述聚合物框架（331）包括用于与所述第一对准特征（410）、所述对准孔（510）、或所述第二对准特征（410）配对的第一配对特征（610）；和至少一个第二进口输送板（330a），所述第二进口输送板（330a）包括与具有进口（300b）和出口（620a）的聚合物框架（331）一起包覆成型的所述第二多孔介质，所述进口（300b）和出口（620a）用于允许液体或气体在所述多孔介质的一侧上在第二方向（700b）上流动，其中所述聚合物框架（331）包括用于与所述第一对准特征（610）、所述对准孔（510）、或所述第二对准特征（410）配对的第二配对特征（610）；其中在所述至少一个密封板（320）中的所述对准孔（510）用作与所述第一对准特征（410）、所述第二对准特征（410）、所述第一配对特征（610）和所述第二配对特征（610）中的至少一个特征的配对特征；其中所述加湿器芯部（200）包括：所述第一端板（310a）的堆；堆叠在所述第一端板（310a）上的第一密封板（320）；堆叠在所述第一密封板（320）上的第一进口输送板（330），并且所述第一对准特征（410）确定所述第一进口输送板（330）的方位从而使气体或液体能够在所述第一方向（700a）上流动；堆叠在所述第一进口输送板（330）上的第二密封板（320a）；堆叠在所述第二密封板（320a）上的第二进口输送板（330a），并且所述第二对准特征（410）确定所述第二进口输送板（330a）的方位从而使气体或液体能够在大致垂直于所述第一方向的所述第二方向（700b）上流动；堆叠在所述第二进口输送板（330a）上的第三密封板（320b）；和堆叠在所述第三密封板（320b）上的所述第二端板（310b）。2.根据权利要求1所述的加湿器部件，其特征在于，所述第一进口输送板（330）接收潮湿空气流，所述第二进口输送板（330a）接收干燥空气流，并且所述第一多孔介质和所述第二多孔介质将水分从所述潮湿空气转移至所述干燥空气。3.根据权利要求1所述的加湿器部件，其特征在于，所述第一进口输送板（330）接收干燥空气流，所述第二进口输送板（330a）接收潮湿空气流，并且所述第一多孔介质和所述第二多孔介质将水分从所述潮湿空气转移至所述干燥空气。4.根据权利要求1所述的加湿器部件，其特征在于，还包括被设置在所述第一密封板（320）与所述第一进口输送板（330）之间、在所述第一进口输送板（330）与所述第二密封板（320a）之间、在所述第二密封板（320a）与所述第二进口输送板（330a）之间、和在所述第二进口转移板（330a）与所述第三密封板（320b）之间的支撑介质。5.根据权利要求4所述的加湿器部件，其特征在于，所述支撑介质包含多孔的纺粘热塑性聚合物，所述热塑性聚合物被构造为提供湍流流路从而有助于分布所述液体流或气体流。6.根据权利要求1所述的加湿器部件，其特征在于，所述第一进口输送板（330）包括被模压成型入所述聚合物框架（331）中的多个介质支撑结构（900）。7.根据权利要求6所述的加湿器部件，其特征在于，所述多个介质支撑结构（900）包括取向在所述第一方向上的多个肋条（900）。8.根据权利要求7所述的加湿器部件，其特征在于，所述多个肋条（900）具有构造为提供湍流流路...

【专利技术属性】
技术研发人员：M德斯贾丁斯，
申请(专利权)人：曼·胡默尔有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE