燃料电池加湿器制造技术

本发明专利技术涉及一种燃料电池加湿器，其能够防止冷凝水进入运行中的燃料电池堆。根据本发明专利技术实施例的燃料电池加湿器包括：加湿模块，具有第一端和第二端，加湿模块包括壳体和设置在壳体中的多个中空纤维膜，壳体具有用于接收从燃料电池堆排出的废气的废气入口和用于排出废气的废气出口；第一盖，具有将通过加湿模块加湿的空气供应到燃料电池堆的空气出口；第二盖，具有用于接收从外部供应的空气的空气入口；旁通管，用于将在第一盖的内部空间产生的冷凝水或从中空纤维膜流入第一盖的内部空间的冷凝水传输到废气流经的壳体的内部空间；冷凝诱导部，从空气出口延伸，以使加湿空气膨胀来降低其速度的同时诱导冷凝水的冷凝。来降低其速度的同时诱导冷凝水的冷凝。来降低其速度的同时诱导冷凝水的冷凝。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池加湿器


[0001]本专利技术涉及一种燃料电池加湿器，更具体地，涉及一种能够防止冷凝水流入运行中的燃料电池堆的燃料电池加湿器。

技术介绍

[0002]燃料电池是通过使作为燃料的氢气与空气中的氧气反应，在产生水的同时发电的装置。高纯度氢从储氢罐被供应到燃料电池堆的阳极，大气中的空气通过诸如鼓风机的供气装置被供应到燃料电池堆的阴极。
[0003]供给到燃料电池堆阳极的氢被分离成氢离子和电子。氢离子通过阳极与阴极之间的聚合物电解质膜移动到阴极，电子通过外部导体移动到阴极。供给到燃料电池堆的阴极的氧气与电子和氢离子结合以在生成水的同时产生电能。
[0004]燃料电池堆的聚合物电解质膜的离子导电率越高，氢离子能够更好地从阳极转移到阴极。聚合物电解质膜的离子导电率与含水量密切相关。也就是说，当聚合物电解质膜足够湿润时，氢离子能够更好地从阳极转移到阴极。
[0005]因此，需要在燃料电池运行时不断地向聚合物电解质膜供应水分，将水分含量保持在一定水平以上，来防止燃料电池的发电效率迅速降低。为此，采用能够向供应到燃料电池堆的阴极的空气提供水分的加湿器。
[0006]燃料电池加湿器利用从电池堆的阴极排出的废气中的水分对从外部供应的空气进行加湿，并将加湿空气供应给电池堆的阴极。
[0007]随着加湿空气与加湿器的物理结构(例如，用于加湿的中空纤维膜或加湿空气流经的通道结构)接触，在加湿器中不可以避免地引起冷凝水。当冷凝水流入运行中的燃料电池堆时，导致发电效率的下降。因此，应该设计一种防止冷凝水流入运行中的燃料电池堆的方法。
[0008]美国专利第7,264,233号(以下称作“233号专利”)公开了一种加湿器1，该加湿器能够将积聚在下游头3(downstream head)内部的下部区域(液池区域)33中的冷凝水传输到引入歧管5中，其中加湿空气流过上述下游头3，废气流经上述引入歧管5。为此，“233号专利”中的加湿器1包括将冷凝水积聚的下部区域(液池区域)33连接到引入歧管5的连通管6。也就是说，假定冷凝水由于重力而下降并必然汇集到下游头3内的下部区域(称为“液池区域”)33。
[0009]然而，“233号专利”忽视了：(i)即使在进行加湿的中空纤维膜42中也会产生冷凝水；(ii)当由于从低电流模式切换到高电流模式导致外部空气突然在高压下被供应时，残留在中空纤维膜42中的冷凝水会与高压空气一起从中空纤维膜42中排出，然后，不经过下游头3内部的下部区域而直接从加湿器1中排出，并流入燃料电池堆中。也就是说，在“233号专利”中，相当大量的冷凝水仍然流入运行中的燃料电池堆，因此无法防止发电效率的下降。
[0010]此外，由于“233号专利”中形成于下游头3上的连通管6暴露于外部，因此在极冷的
环境中冷凝水极有可能在连通管6内结冰。冷凝水在连通管6内结冰会阻碍汇集在下游头3内的下部区域(液池区域)33中的冷凝水通过连通管6从下部区域(液池区域)33流出，结果，冷凝水流入燃料电池堆中，导致发电效率下降。
[0011]另一方面，对美国专利US7,264,233的问题进行了弥补的韩国专利申请公开号第2018
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0109108(以下称为“108专利”)也被公开。“108专利”公开了：旁通管，该旁通管用于将燃料电池堆侧的第一盖中产生的冷凝水或流入第一盖中的冷凝水传输到废气流过的壳体的内部空间；以及设置在空气出口内以防止冷凝水通过空气出口传输到燃料电池堆的肋(rib)，或者可以用其更换肋的螺纹结构。
[0012]根据“108专利”，流入燃料电池堆中的加湿空气中包含的冷凝水的一部分可以被肋(或螺纹结构)去除，但具有这样的限制，即，没有经过肋(或螺纹结构)附近的包含在加湿空气中的冷凝水不被去除。也就是说，流入燃料电池堆的加湿空气中的流过与空气出口内周面相邻的部分的加湿空气中包含的冷凝水可以被去除，但具有这样的限制，即，流过空气出口的中央部分的加湿空气中包含的冷凝水不能被去除。

技术实现思路

[0013]技术问题
[0014]本专利技术涉及一种燃料电池加湿器，能够防止上述相关技术的局限性和缺点所引起的问题，本专利技术的目的是提供一种能够防止冷凝水流入运行中的燃料电池堆的燃料电池加湿器。
[0015]技术方案
[0016]根据本专利技术实施例的燃料电池加湿器包括：
[0017]加湿模块，所述加湿模块包括壳体以及设置在壳体内部的多个中空纤维膜，所述壳体包括从燃料电池堆排出的废气流入内部所经由的废气入口和用于排出废气的废气出口，所述加湿模块包括第一端和第二端；
[0018]第一盖，所述第一盖包括向燃料电池堆供应通过加湿模块加湿的空气的空气出口，所述第一盖与所述第一端结合；
[0019]第二盖，所述第二盖包括用于接收从外部供应的空气的空气入口，所述第二盖与第二端结合；
[0020]旁通管，所述旁通管被配置为将在第一盖的内部空间中产生的冷凝水或从中空纤维膜流入第一盖的内部空间中的冷凝水传输到废气流经的壳体的内部空间；以及
[0021]冷凝诱导部，所述冷凝诱导部形成为从空气出口延伸，以使加湿空气膨胀并降低其速度的同时诱导冷凝水的冷凝。
[0022]在根据本专利技术实施例的燃料电池加湿器中，冷凝诱导部可以是具有比空气出口大的直径的中空结构。
[0023]在根据本专利技术实施例的燃料电池加湿器中，冷凝诱导部可以是具有比空气出口大的横截面积的中空结构。
[0024]在根据本专利技术实施例的燃料电池加湿器中，空气出口和冷凝诱导部可以形成为向燃料电池堆的方向以预设角度倾斜。
[0025]在根据本专利技术实施例的燃料电池加湿器中，可以在空气出口内形成被配置为防止
冷凝水通过空气出口传输到燃料电池堆的肋。
[0026]在根据本专利技术的实施例的燃料电池加湿器中，冷凝诱导部可以形成在肋的后端处，以通过冷凝诱导去除未被肋去除的冷凝水。
[0027]在根据本专利技术实施例的燃料电池加湿器中，可以在空气出口的内表面上形成向冷凝水提供螺旋路径的螺纹。
[0028]在根据本专利技术实施例的燃料电池加湿器中，冷凝诱导部可以形成在螺纹的后端处，以通过冷凝诱导去除未被螺纹去除的冷凝水。
[0029]在根据本专利技术的实施例的燃料电池加湿器中，旁通管可以包括固定到第一盖的第一管以及固定到加湿模块的第二管，所述第一管和所述第二管被可拆卸地结合。
[0030]根据本专利技术各方面的实施例的其他具体事项被包括在下面的详细描述中。
[0031]有益效果
[0032]根据本专利技术实施例，可以防止冷凝水流入运行中的燃料电池堆，从而防止发电效率因冷凝水向燃料电池堆的流入而降低。
[0033]进一步，作为本专利技术的一种配置的冷凝诱导部能够增加加湿空气的相对湿度，以去除流过空气出口的中央部分的加湿空气中包含的冷凝水，从而更有效地防止由于冷凝水向燃料电池堆的流入而导致发电效率降低。
附图说明
[0034]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种燃料电池加湿器，包括：加湿模块，所述加湿模块包括壳体和设置在所述壳体的内部的多个中空纤维膜，所述壳体包括从燃料电池堆排出的废气流入内部所经由的废气入口和用于排出废气的废气出口，所述加湿模块包括第一端和第二端；第一盖，所述第一盖包括向所述燃料电池堆供应通过所述加湿模块加湿的空气的空气出口，所述第一盖与所述第一端结合；第二盖，所述第二盖包括用于接收从外部供应的空气的空气入口，所述第二盖与所述第二端结合；旁通管，所述旁通管被配置为将在所述第一盖的内部空间中产生的冷凝水或从所述中空纤维膜流入所述第一盖的所述内部空间中的冷凝水传输到废气流经的所述壳体的内部空间；以及冷凝诱导部，所述冷凝诱导部形成为从所述空气出口延伸，以使加湿的空气膨胀并在降低加湿的空气的速度的同时诱导冷凝水的冷凝。2.根据权利要求1所述的燃料电池加湿器，其中，所述冷凝诱导部是具有比所述空气出口大的直径的中空结构。3.根据权利要求1所述的燃料电池加湿器，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴暎奭，李娥凛，李智润，金京柱，
申请(专利权)人：可隆工业株式会社，
类型：发明
国别省市：