用于燃料电池的加湿器的筒体和用于燃料电池的加湿器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于燃料电池的加湿器的筒体，使用从燃料电池堆叠体排出的湿气体来加湿从外部供应的干气体，并且本发明专利技术涉及一种用于燃料电池的加湿器，所述用于燃料电池的加湿器的筒体包括：具有在其端部的开口并且包括多个中空纤维膜的内壳体；和形成在所述内壳体中的第一进气口和第一出气口。的第一进气口和第一出气口。的第一进气口和第一出气口。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于燃料电池的加湿器的筒体和用于燃料电池的加湿器


[0001]本公开涉及一种用于燃料电池的加湿器，该加湿器配置为向燃料电池供应加湿的气体。

技术介绍

[0002]燃料电池的优点在于，与常规化学电池如干电池或蓄电池不同，只要供应氢气和氧气就可以持续发电，并且没有热损失，因此，燃料电池的效率大约是内燃机的效率的两倍。
[0003]另外，燃料电池将氢气和氧气结合所产生的化学能直接转换为电能，从而排放的污染物的量小。因此，燃料电池的优点在于，燃料电池是环境友好型的，并且可以减少由于能源消耗增加而导致的资源耗竭的问题。
[0004]基于所使用的电解质的种类，这种燃料电池通常可被划分为聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)或碱性燃料电池(AFC)。
[0005]这些燃料电池基本上以相同的原理工作，但是在使用的燃料的种类、工作温度、催化剂和电解质方面彼此不相同。在这些燃料电池中，由于聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)在比其它燃料电池更低的温度下工作并且聚合物电解质膜燃料电池的输出密度高，由此可以使聚合物电解质膜燃料电池小型化，因此，聚合物电解质膜燃料电池已知最有利于运输系统以及小型固定式发电设备。
[0006]改善聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)的性能的最重要的因素之一是向膜电极组件(MEA)的聚合物电解质膜或质子交换膜(PEM)提供预定量或更多的水分以保持水分含量。其原因是，如果聚合物电解质膜或质子交换膜是干燥的，则发电效率骤然降低。
[0007]使用如下方法作为加湿聚合物电解膜或质子交换膜的方法：1)用水填充耐压容器并使目标气体通过扩散器以供应水分的鼓泡加湿法；2)计算燃料电池反应所需要的待供应水分量并且通过电磁阀向气流管直接供应水分的直接喷射法；和3)使用聚合物分离膜向气体流化床供应水分的膜加湿法。
[0008]在这些方法中，膜加湿法使用被配置为仅选择性地输送废气中所含的水蒸气的膜，将水蒸气提供给供应至聚合物电解质膜或质子交换膜的空气，以便加湿聚合物电解质膜或质子交换膜，其优点在于，可以减小加湿器的重量和尺寸。
[0009]当形成模块时，具有大的每单位体积的输送面积的中空纤维膜适用于在膜加湿法中使用的选择性渗透膜。即，当使用中空纤维膜制造加湿器时，具有大接触面积的中空纤维膜可以高度集成，由此，即使在小容量下也可以充分加湿燃料电池，可以使用廉价材料，并且可以收集由燃料电池在高温下排出的废气中包含的水分和热量，并且可以通过加湿器重新利用收集到的水分和热量。
[0010]图1是常规的用于燃料电池的加湿器的示意性分解透视图。
[0011]如图1中所示，常规的膜加湿型加湿器100包括：加湿模块110，其中在从外部供应
的空气与从燃料电池堆叠体(未示出)排出的废气之间进行水分交换；和封盖120，分别与加湿模块110的相对两端结合。
[0012]封盖120中的一个将从外部供应的空气输送至加湿模块110，另一封盖将通过加湿模块110而加湿的空气输送至燃料电池堆叠体。
[0013]加湿模块110包括：中间壳体111，该中间壳体具有废气入口111a和废气出口111b；和在中间壳体111中的多个中空纤维膜112。中空纤维膜112束的相对两端灌封在固定层113中。通常，每层固定层113通过使用浇铸法硬化液态聚合物如液态聚氨酯树脂来形成。其中灌封有中空纤维膜112的末端的固定层113，以及设置在固定层113与中间壳体111之间的树脂层114将封盖120的内部空间与中间壳体111的内部空间隔离开。与固定层113类似，每层树脂114通常是通过使用浇铸法硬化液态聚合物如液态聚氨酯树脂来形成。
[0014]从外部供应的空气沿着中空纤维膜112的中空流动。通过废气入口111a引入中间壳体111中的废气与中空纤维膜112的外表面接触，并通过废气出口111b从中间壳体111排出。当废气与中空纤维膜112的外表面接触时，废气中包含的水分通过中空纤维膜112输送，以加湿沿着中空纤维膜112的中空流动的空气。
[0015]近年来，燃料电池已在不同的使用场所使用，从而用于燃料电池的加湿器也需要具有可变的加湿性能。因此，迫切需要开发一种能够具有燃料电池所需要的可变的加湿性能的用于燃料电池的加湿器。

技术实现思路

[0016]技术问题
[0017]鉴于以上问题而作出本公开，本公开的一个目的是提供一种用于燃料电池的加湿器的筒体(cartridge)和一种用于燃料电池的加湿器，其能够具有燃料电池所需要的可变的加湿性能。
[0018]技术方案
[0019]为了实现上面的目的，本公开可以包括下面构造。
[0020]根据本公开的用于燃料电池的加湿器可以包括：加湿模块，配置为使用从燃料电池堆叠体排出的湿气体来加湿从外部供应的干气体；第一封盖，与所述加湿模块的一端结合；和第二封盖，与所述加湿模块的另一端结合。所述加湿模块可以包括：中间壳体，该中间壳体在其相对两端开口；和至少一个筒体，设置在所述中间壳体中，所述筒体包括多个中空纤维膜。所述筒体可以包括内壳体，该内壳体具有在其端部形成的开口，所述内壳体配置为容纳所述多个中空纤维膜。所述内壳体可以包括：第一进气口，该第一进气口配置为使气体通过其引入；和第一出气口，该第一出气口配置为使气体通过其排出。
[0021]在根据本公开的用于燃料电池的加湿器中，所述第一进气口的面积和所述第一出气口的面积可以彼此不相同。
[0022]在根据本公开的用于燃料电池的加湿器中，所述内壳体可以包括：引入构件，其中形成有所述第一进气口；排出构件，其中形成有所述第一出气口；和连接构件，设置在所述引入构件和所述排出构件之间。所述连接构件的一端可以与所述引入构件的一端结合，所述连接构件的另一端可以与所述排出构件的一端结合。所述第一进气口可以设置在距所述引入构件的一端的距离和距所述引入构件的另一端的距离彼此不相同的位置处。所述第一
出气口可以设置在距所述排出构件的一端的距离和距所述引入构件的另一端的距离彼此不相同的位置处。
[0023]根据本公开的用于燃料电池的加湿器的筒体可以是配置为使用从燃料电池堆叠体排出的湿气体来加湿从外部供应的干气体的用于燃料电池的加湿器的筒体，所述筒体包括在其端部形成有开口的内壳体，所述内壳体配置为容纳多个中空纤维膜，并且在所述内壳体中形成有第一进气口和第一出气口。
[0024]在根据本公开的用于燃料电池的加湿器的筒体中，所述第一进气口的面积和所述第一出气口的面积可以彼此不相同。
[0025]在根据本公开的用于燃料电池的加湿器的筒体中，所述内壳体可以包括：引入构件，其中形成有所述第一进气口；排出构件，其中形成有所述第一出气口；和连接构件，与所述引入构件和所述排出构件的每个结合。所述连接构件的一端可以与所述引入构件的一端结合，所述连接构件的另一端可以与所述排出构件的一端结合。所述第一进气口本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于燃料电池的加湿器，所述加湿器包括：加湿模块，配置为使用从燃料电池堆叠体排出的湿气体来加湿从外部供应的干气体；第一封盖，与所述加湿模块的一端结合；和第二封盖，与所述加湿模块的另一端结合，其中，所述加湿模块包括：中间壳体，该中间壳体在其相对两端开口；和至少一个筒体，设置在所述中间壳体中，所述筒体包括多个中空纤维膜，所述筒体包括内壳体，该内壳体具有在其端部形成的开口，所述内壳体配置为容纳所述多个中空纤维膜，所述内壳体包括：第一进气口，该第一进气口配置为使气体通过其引入；和第一出气口，该第一出气口配置为使气体通过其排出，并且所述第一进气口的面积和所述第一出气口的面积彼此不相同。2.根据权利要求1所述的加湿器，其中，所述第一进气口和所述第一出气口各自包括穿过所述内壳体而形成的多个窗口，并且在所述第一进气口中配备的窗口的数目大于在所述第一出气口中配备的窗口的数目。3.根据权利要求1所述的加湿器，其中，所述第一进气口和所述第一出气口各自包括穿过所述内壳体而形成的多个窗口，并且在所述第一出气口中配备的窗口的数目大于在所述第一进气口中配备的窗口的数目。4.根据权利要求2或3所述的加湿器，其中，在所述第一进气口中配备的多个窗口的面积彼此相等，并且在所述第一出气口中配备的多个窗口的面积彼此相等。5.根据权利要求1所述的加湿器，其中，在所述第一进气口的面积为N的情况下，N为大于0的实数，所述第一出气口的面积为0.5N至小于1N，或大于1N至2N。6.根据权利要求1或5所述的加湿器，其中，所述第一进气口和所述第一出气口形成在所述内壳体的一个侧面，并且在所述内壳体的所述一个侧面的面积为M的情况下，M为大于0的实数，所述第一进气口的面积为0.05M至0.18M。7.根据权利要求1或5所述的加湿器，其中，所述第一进气口和所述第一出气口形成在所述内壳体的一个侧面，并且在所述内壳体的所述一个侧面的面积为M的情况下，M为大于0的实数，所述第一出气口的面积为0.05M至0.18M。8.根据权利要求1所述的加湿器，其中，所述内壳体包括：引入构件，其中形成有所述第一进气口；排出构件，其中形成有所述第一出气口；和连接构件，设置在所述引入构件和所述排出构件之间，所述连接构件的一端与所述引入构件的一端结合，同时所述连接构件的另一端与所述排出构件的一端结合，所述第一进气口设置在距所述引入构件的一端的距离和距所述引入构件的另一端的
距离彼此不相同的位置处，并且所述第一出气口设置在距所述排出构件的一端的距离和距所述引入构件的另一端的距离彼此不相同的位置处。9.一种用于燃料电池的加湿器，所述加湿器包括：加湿模块，配置为使用从燃料电池堆叠体排出的湿气体来加湿从外部供应的干气体；第一封盖，与所述加湿模块的一端结合；和第二封盖，与所述加湿模块的另一端结合，其中，所述加湿模块包括：中间壳体，该中间壳体在其相对两端开口；和至少一个筒体，设置在所述中间壳体中，所述筒体包括多个中空纤维膜，所述筒体包括内壳体，该内壳体具有在其端部形成的开口，所述内壳体配置为容纳所述多个中空纤维膜，所述内壳体包括：第一进气口，该第一进气口配置为使气体通过其引入；第一出气口，该第一出气口配置为使气体通过其排出；引入构件，其中形成有所述第一进气口；排出构件，其中形成有所述第一出气口；和连接构件，设置在所述引入构件和所述排出构件之间，所述连接构件的一端与所述引入构件的一端结合，同时所述连接构件的另一端与所述排出构件的一端结合，所述第一进气口设置在距所述引入构件的一端的距离和距所述引入构件的另一端的距离彼此不相同的位置处，并且所述第一出气口设置在距所述排出构件的一端的距离和距所述引入构件的另一端的距离彼此不相同的位置处。10.根据要求8或9所述的加湿器，其中，在所述第一进气口与所述引入构件的另一端之间的第一距离为L的情况下，L为大于0的实数，所述第一出气...

【专利技术属性】
技术研发人员：金仁镐，金度佑，安娜贤，
申请(专利权)人：可隆工业株式会社，
类型：发明
国别省市：