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膜加湿器筒体和包括该膜加湿器筒体的燃料电池膜加湿器制造技术

技术编号:40546823 阅读:10 留言:0更新日期:2024-03-05 19:04
提供了一种膜加湿器筒体,其中容纳在筒体中的中空纤维膜可以防止被流体损坏,以及一种包括所述膜加湿器筒体的燃料电池膜加湿器。所述膜加湿器筒体可以包括:内壳体,其中容纳有中空纤维膜,第一流体在该中空纤维膜中流动;灌封部,固定所述中空纤维膜的末端;第一网孔部,在其中引入第二流体,并且该第一网孔部形成为从所述内壳体的一侧突起;和第二网孔部,形成为从所述内壳体的另一侧突起,其中通过所述第一网孔部引入的所述第二流体在通过所述中空纤维膜与所述第一流体交换水分之后被排出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本公开涉及一种膜加湿器筒体和包括该膜加湿器筒体的燃料电池膜加湿器,更具体地,涉及一种膜加湿器筒体,其中可以防止容纳在筒体中的中空纤维膜被流体损坏,以及一种包括该膜加湿器筒体的燃料电池膜加湿器。


技术介绍

1、燃料电池是指通过结合氢气和氧气而产生电力的发电电池。与常规化学电池如干电池、蓄电池等不同,只要供应氢气和氧气,燃料电池就可以连续地产生电力,并且由于没有热损失,效率是内燃机的两倍。

2、然而,因为通过结合氢气和氧气产生的化学能被直接转化为电能,燃料电池排放的污染物水平低。因此,燃料电池不仅是环境友好的,而且减少了由于能量消耗增加引起的对资源枯竭的担忧。

3、根据其中使用的电解质的类型,燃料电池可以大致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)和碱性燃料电池(afc)等。

4、每种燃料电池的工作原理基本相同,但是使用的燃料的类型、工作温度、催化剂和电解质等各不相同。其中,pemfc由于在比其它燃料电池更低的温度下运行,并且由于它们的高功率密度而可以小型化,因此,其被认为是不仅在小型固定发电设备中,而且在运输系统中是最有前景的燃料电池。

5、改善pemfc的性能的重要因素之一是通过向膜电极组件(mea)的聚合物电解质膜或质子交换膜(pem)供应一定量的水分以保持水分含量。这是因为,当聚合物电解质膜干燥时,发电效率骤然降低。

6、加湿聚合物电解质膜的方法可以包括:1)用水填充耐压容器并使目标气体经过扩散器来供应水分的鼓泡加湿法;2)计算燃料电池反应所需要的水分量并且通过电磁阀向气体流管直接供应水分的直接注射法;和3)通过使用聚合物分离膜向气体流化床供应水分的加湿膜法等。

7、在这些方法中,膜加湿法通过使用选择性地允许废气中包含的水蒸气通过的膜,将水蒸气提供给供应至聚合物电解质膜的空气,从而加湿聚合物电解质膜,这有利于使膜加湿器更轻和更紧凑。

8、当形成模块时,膜加湿法中使用的选择性渗透膜可以优选地是每单位体积具有大渗透面积的中空纤维膜。即,当使用中空纤维膜制造膜加湿器时,具有大接触表面积的中空纤维膜可以高度集成,因此,仅使用少量的中空纤维膜就可以实现燃料电池的充分加湿,可以使用低成本的材料,并且可以通过膜加湿器回收和再利用在高温下从燃料电池排出的废气中包含的水分和热量。


技术实现思路

1、技术问题

2、本公开提供了一种膜加湿器筒体,其中可以防止容纳在筒体中的中空纤维膜被流体损坏,以及一种包括该膜加湿器筒体的燃料电池膜加湿器。

3、技术方案

4、根据本公开的一个实施方案,膜加湿器筒体包括:内壳体,其中容纳有中空纤维膜,第一流体在该中空纤维膜中流动;灌封部,固定所述中空纤维膜的末端;第一网孔部,在其中引入第二流体,并且该第一网孔部形成为从所述内壳体的一侧突起;和第二网孔部,形成为从所述内壳体的另一侧突起,其中,通过所述第一网孔部引入的所述第二流体在通过所述中空纤维膜与所述第一流体交换水分之后被排出。

5、在根据本公开的一个实施方案的膜加湿器筒体中,所述第一网孔部和所述第二网孔部可以形成为通过突出支撑件从所述内壳体的表面突起至预设高度。

6、在根据本公开的一个实施方案的膜加湿器筒体中,所述突出支撑件的垂直高度可以通过基于所述中空纤维膜润湿时的松弛率计算该中空纤维膜由于波动而产生的最大可移动距离来设定,并且当所述中空纤维膜的初始长度为100并且该中空纤维膜的增加长度为a时,最大可移动距离b可以计算为b=a(a+200)/2(a+100)。

7、在根据本公开的一个实施方案的膜加湿器筒体中,当中空纤维膜的长度为100时,所述突出支撑件的垂直高度可以为1至20。更优选地,所述突出支撑件的垂直高度可以为1至5。

8、根据本公开的一个实施方案,燃料电池膜加湿器在第一流体与第二流体之间进行水分交换,并且包括:中间壳体;将第二流体引入到中间壳体中的第二流体进口;将第二流体排出至外部的第二流体出口;和至少一个筒体,设置在所述中间壳体中并且容纳有多个中空纤维膜。所述筒体可以包括:内壳体,其中容纳有中空纤维膜,第一流体在该中空纤维膜中流动;灌封部,固定所述中空纤维膜的末端;第一网孔部,在其中引入第二流体,并且该第一网孔部形成为从所述内壳体的一侧突起;和第二网孔部,形成为从所述内壳体的另一侧突起,其中,通过所述第一网孔部引入的第二流体在通过所述中空纤维膜与所述第一流体交换水分之后被排出。

9、在根据本公开的一个实施方案的燃料电池膜加湿器中,所述第一网孔部和所述第二网孔部可以形成为通过突出支撑件从所述内壳体的表面突起至预设高度。

10、在根据本公开的一个实施方案的燃料电池膜加湿器筒体中,所述突出支撑件的垂直高度可以通过基于中空纤维膜润湿时的松弛率计算中空纤维膜由于波动而产生的最大可移动距离来设定,并且当所述中空纤维膜的初始长度为100并且该中空纤维膜的增加长度为a时,最大可移动距离b可以计算为b=a(a+200)/2(a+100)。

11、在根据本公开的一个实施方案的燃料电池膜加湿器筒体中,当所述中空纤维膜的长度为100时,所述突出支撑件的垂直高度可以为1至20。更优选地,所述突出支撑件的垂直高度可以为1至5。

12、根据本公开的各个方面的实施方式的具体说明包括在下面详细说明中。

13、有益效果

14、根据本公开的一个实施方案,考虑到中空纤维膜因流体而波动的最大可移动距离,网孔部可以形成为突起,从而防止中空纤维膜与网孔部接触,由此防止中空纤维膜因摩擦而被损坏。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种膜加湿器筒体,包括:

2.根据权利要求1所述的膜加湿器筒体,其中,所述第一网孔部和所述第二网孔部形成为通过突出支撑件从所述内壳体的表面突起至预定高度。

3.根据权利要求2所述的膜加湿器筒体,其中,所述突出支撑件的垂直高度通过基于所述中空纤维膜润湿时的松弛率计算所述中空纤维膜由于波动而产生的最大可移动距离来设定,并且

4.根据权利要求2所述的膜加湿器筒体,其中,当所述中空纤维膜的长度为100时,所述突出支撑件的垂直高度为1至20。

5.根据权利要求4所述的膜加湿器筒体,其中,所述突出支撑件的垂直高度为1至5。

6.一种燃料电池膜加湿器,在第一流体与第二流体之间进行水分交换,并且包括:

7.根据权利要求6所述的燃料电池膜加湿器,其中,所述第一网孔部和所述第二网孔部形成为通过突出支撑件从所述内壳体的表面突起至预设高度。

8.根据权利要求7所述的燃料电池膜加湿器,其中,所述突出支撑件的垂直高度通过基于所述中空纤维膜润湿时的松弛率计算所述中空纤维膜由于波动而产生的最大可移动距离来设定,并且

<p>9.根据权利要求7所述的燃料电池膜加湿器,其中,当所述中空纤维膜的长度为100时,所述突出支撑件的垂直高度为1至20。

10.根据权利要求9所述的燃料电池膜加湿器,其中,所述突出支撑件的垂直高度为1至5。

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【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种膜加湿器筒体,包括:

2.根据权利要求1所述的膜加湿器筒体,其中,所述第一网孔部和所述第二网孔部形成为通过突出支撑件从所述内壳体的表面突起至预定高度。

3.根据权利要求2所述的膜加湿器筒体,其中,所述突出支撑件的垂直高度通过基于所述中空纤维膜润湿时的松弛率计算所述中空纤维膜由于波动而产生的最大可移动距离来设定,并且

4.根据权利要求2所述的膜加湿器筒体,其中,当所述中空纤维膜的长度为100时,所述突出支撑件的垂直高度为1至20。

5.根据权利要求4所述的膜加湿器筒体,其中,所述突出支撑件的垂直高度为1至5。

6.一种燃料电池膜加湿器,...

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

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