水蒸气传递膜到气体扩散分离器的附接制造技术

本发明专利技术涉及水蒸气传递膜到气体扩散分离器的附接。用于燃料电池的水蒸气传递装置包括一对扩散介质层、一对边缘衬条、一排细长线和一对聚合物膜。边缘衬条中的一个设置在扩散介质层的第一边缘之间。边缘衬条中的另一个邻近扩散介质层中的每个扩散介质层的第二边缘设置。边缘衬条通过热熔性粘合剂结合至扩散介质层中的每个扩散介质层。细长线设置在扩散介质层之间并设置在边缘衬条中间。细长线通过热熔性粘合剂结合至扩散介质层中的每个扩散介质层并限定扩散介质层之间的多个流动通道。聚合物膜通过来自边缘衬条的热熔性粘合剂邻近边缘衬条结合至扩散介质层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种水蒸汽传递装置，尤其地涉及用于水蒸汽传递装置的装配的系统和方法。
技术介绍
燃料电池系统越来越多地用作各式各样的应用中的功率源。例如，已提出在车辆中将燃料电池系统用作内燃机的替换。燃料电池系统还可用作建筑和住宅中的固定发电站、摄影机、计算机中的便携式电源等等。通常，燃料电池系统包括布置在燃料电池组中以发电的多个燃料电池，该燃料电池系统用于给蓄电池充电或向电动机提供功率。已知典型的燃料电池为聚合物电解质膜(PEM)燃料电池，该燃料电池将诸如氢的燃料与诸如氧的氧化剂结合以产生电和水。氧通常由空气流供应。为了在期望的效率范围内运行，应维持燃料电池的聚合物电解质膜足够润湿。足够的润湿合乎需要地延长燃料电池中的电解质膜的有效寿命，以及维持期望的工作效率。作为燃料电池系统的一部分，水蒸汽传递(WVT)装置可用于润湿进入燃料电池组的空气流。WVT装置将来自燃料电池组的排气流中的水蒸气传递至进入燃料电池组的馈送流。这通常通过利用仅允许水蒸汽通过的水蒸汽传递膜实现。该膜可永久地附接至称为分离器的扩散介质层，该扩散介质层控制气流。膜附接至分离器的位置希望是无泄漏的。在Skala的美国专利申请公开No. 2009/0092863中公开了一种用于燃料电池系统的示例性水蒸汽传输装置，因此该专利申请的全部公开在此以参考的方式并入。Skala描述了一种用于水蒸汽传输装置的板，该板具有由扩散介质形成的顶层和由扩散介质形成的底层。一排大致平面的细长带状物设置在顶层扩散介质与底层扩散介质之间。膜粘附至顶层扩散介质和底层扩散介质中的至少一个。还已知制造一种由塑料板组成的水蒸汽传递分离器，塑料板具有机械加工或模制在塑料板中的流动通道。气体扩散层和膜层利用压敏粘合剂(PSA)附接至塑料板。然而， PSA施加困难并且费时。另外，在没有正确地施加PSA的情况下，得到的水蒸汽传递装置通常不能修理。存在对一种制造系统和方法的持续需求，以将水蒸汽传递膜有效且永久地结合至气体扩散分离器。希望的是，制造过程在水蒸汽传递膜与分离器之间形成耐用的无泄漏的结合，在不会不利地影响得到的水蒸汽传递装置的水蒸汽传递率的情况下产生满足特定面积中的尺寸和平面度公差的组件，以及能容易地结合到卷装进出法或分批成片法中。
技术实现思路
根据本专利技术，令人惊讶地发现一种将水蒸汽传递膜有效且永久地结合至气体扩散分离器的制造过程，其在水蒸汽传递膜与分离器之间形成耐用的无泄漏的结合，在不会不利地影响得到的水蒸汽传递装置的水蒸汽传递率的情况下产生满足特定面积中的尺寸和平面度公差的组件，并且能容易地结合到卷装进出法或分批成片法中。在一个实施例中，用于燃料电池的水蒸汽传递装置包括一对扩散介质层。扩散介质层中的每个扩散介质层均具有第一边缘和第二边缘。一对边缘衬条设置在扩散介质层之间。边缘衬条中的一个边缘衬条邻近扩散介质层中的每个扩散介质层的第一边缘设置。边缘衬条中的另一边缘衬条邻近扩散介质层中的每个扩散介质层的第二边缘设置。边缘衬条通过热熔性粘合剂结合至扩散介质层中的每个扩散介质层。一排细长线设置在扩散介质层之间并设置在边缘衬条中间。细长线通过热熔性粘合剂结合至扩散介质层中的每个扩散介质层。细长线限定扩散介质层之间的多个流动通道。扩散介质层、边缘衬条和细长线设置在一对聚合物膜之间。聚合物膜通过来自边缘衬条的热熔性粘合剂邻近边缘衬条结合至扩散介质层。聚合物膜在边缘衬条之间没有结合至扩散介质层。在另一实施例中，一种用于水蒸汽传递装置的装配的方法首先包括提供分离器组件的步骤。分离器组件包括设置在一对扩散介质层之间的一对边缘衬条和一排细长线。边缘衬条中的一个边缘衬条邻近扩散介质层中的每个扩散介质层的第一边缘设置。边缘衬条中的另一个边缘衬条邻近扩散介质层中的每个扩散介质层的第二边缘设置。边缘衬条通过热熔性粘合剂结合至扩散介质层中的每个扩散介质层。细长线排大致与第一边缘和第二边缘平行布置在边缘衬条中间。细长线通过热熔性粘合剂结合至扩散介质层中的每个扩散介质层并限定扩散介质层之间的多个流动通道。聚合物膜设置在分离器组件的扩散介质层中的每个扩散介质层上。对分离器组件施加热和压力，以使边缘衬条的热熔粘合剂涂层熔化并渗透通过扩散介质层并接触聚合物膜。使线的热熔粘合剂涂层熔化并仅渗透到扩散介质层中。然后，冷却分离器组件，以使边缘衬条和线上的热熔粘合剂涂层固化并将边缘衬条结合至扩散介质层和聚合物膜两者。线在分离器组件的冷却期间仅结合至扩散介质层，从而形成水蒸汽传递装置。在另一实施例中，一种用于水蒸汽传递装置的装配的系统包括用于施加热和压力的装置，以使边缘衬条的粘合剂涂层熔化并渗透通过扩散介质层并接触聚合物膜。本专利技术还提供以下技术方案方案1. 一种用于燃料电池的水蒸汽传递装置，包括一对扩散介质层，所述扩散介质层中的每个扩散介质层均具有第一边缘和第二边缘； 一对边缘衬条，所述边缘衬条设置在所述扩散介质层之间，所述边缘衬条中的一个边缘衬条邻近所述扩散介质层中的每个扩散介质层的所述第一边缘设置，而所述边缘衬条中的另一边缘衬条邻近所述扩散介质层中的每个扩散介质层的所述第二边缘设置，所述边缘衬条通过热熔粘合剂结合至所述扩散介质层中的每个扩散介质层；一排细长线，所述排细长线设置在所述扩散介质层之间并大致与所述第一边缘和所述第二边缘平行布置在所述对边缘衬条之中间，所述细长线通过热熔粘合剂结合至所述扩散介质层中的每个扩散介质层并限定所述扩散介质层之间的多个流动通道；一对聚合物膜，所述扩散介质层、所述边缘衬条和所述细长线设置在所述聚合物膜之间，所述聚合物膜通过来自所述边缘衬条的热熔粘合剂邻近所述边缘衬条结合至所述扩散介质层，所述聚合物膜在所述对边缘衬条之中间不结合至所述扩散介质层。方案2.根据方案1所述的水蒸汽传递装置，其中所述边缘衬条和所述细长线涂有所述热熔粘合剂。方案3.根据方案2所述的水蒸汽传递装置，其中所述边缘衬条上的所述热熔粘合剂涂层具有比所述线上的热熔粘合剂涂层的厚度大的厚度。方案4.根据方案3所述的水蒸汽传递装置，其中所述边缘衬条上的热熔粘合剂涂层的厚度足以渗透通过所述扩散介质层并结合所述聚合物膜。方案5.根据方案4所述的水蒸汽传递装置，其中所述线上的所述粘合剂涂层的厚度不足以渗透通过所述扩散介质层并结合所述聚合物膜。方案6.根据方案1所述的水蒸汽传递装置，其中所述扩散介质层由玻璃纤维、玻璃基纸、碳纤维和碳基纸中的一种形成。方案7.根据方案1所述的水蒸汽传递装置，其中所述边缘衬条和所述线由聚丙烯和玻璃中的一种形成。方案8. —种用于水蒸汽传递装置的装配的方法，所述方法包括步骤提供分离器组件，所述分离器组件包括设置在一对扩散介质层之间的一对边缘衬条和一排细长线，所述边缘衬条中的一个边缘衬条邻近所述扩散介质层中的每个扩散介质层的第一边缘设置，而所述边缘衬条中的另一边缘衬条邻近所述扩散介质层中的每个扩散介质层的第二边缘设置，所述边缘衬条通过热熔粘合剂结合至所述扩散介质层中的每个扩散介质层，并且所述排细长线大致与所述第一边缘和所述第二边缘平行布置在所述对边缘衬条中间，所述细长线通过热熔粘合剂结合至所述扩散介质层中的每个扩散介质层并限定所述扩散介质层之间的多个流动通道；将聚合物膜设置在所述分离器组件的所述扩散本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于燃料电池的水蒸汽传递装置，包括：一对扩散介质层，所述扩散介质层中的每个扩散介质层均具有第一边缘和第二边缘；一对边缘衬条，所述边缘衬条设置在所述扩散介质层之间，所述边缘衬条中的一个边缘衬条邻近所述扩散介质层中的每个扩散介质层的所述第一边缘设置，而所述边缘衬条中的另一边缘衬条邻近所述扩散介质层中的每个扩散介质层的所述第二边缘设置，所述边缘衬条通过热熔粘合剂结合至所述扩散介质层中的每个扩散介质层；一排细长线，所述排细长线设置在所述扩散介质层之间并大致与所述第一边缘和所述第二边缘平行布置在所述对边缘衬条之中间，所述细长线通过热熔粘合剂结合至所述扩散介质层中的每个扩散介质层并限定所述扩散介质层之间的多个流动通道；一对聚合物膜，所述扩散介质层、所述边缘衬条和所述细长线设置在所述聚合物膜之间，所述聚合物膜通过来自所述边缘衬条的热熔粘合剂邻近所述边缘衬条结合至所述扩散介质层，所述聚合物膜在所述对边缘衬条之中间不结合至所述扩散介质层。

【技术特征摘要】
2010.05.27 US 12/7887131.一种用于燃料电池的水蒸汽传递装置，包括一对扩散介质层，所述扩散介质层中的每个扩散介质层均具有第一边缘和第二边缘；一对边缘衬条，所述边缘衬条设置在所述扩散介质层之间，所述边缘衬条中的一个边缘衬条邻近所述扩散介质层中的每个扩散介质层的所述第一边缘设置，而所述边缘衬条中的另一边缘衬条邻近所述扩散介质层中的每个扩散介质层的所述第二边缘设置，所述边缘衬条通过热熔粘合剂结合至所述扩散介质层中的每个扩散介质层；一排细长线，所述排细长线设置在所述扩散介质层之间并大致与所述第一边缘和所述第二边缘平行布置在所述对边缘衬条之中间，所述细长线通过热熔粘合剂结合至所述扩散介质层中的每个扩散介质层并限定所述扩散介质层之间的多个流动通道；一对聚合物膜，所述扩散介质层、所述边缘衬条和所述细长线设置在所述聚合物膜之间，所述聚合物膜通过来自所述边缘衬条的热熔粘合剂邻近所述边缘衬条结合至所述扩散介质层，所述聚合物膜在所述对边缘衬条之中间不结合至所述扩散介质层。2.根据权利要求1所述的水蒸汽传递装置，其中所述边缘衬条和所述细长线涂有所述热熔粘合剂。3.根据权利要求2所述的水蒸汽传递装置，其中所述边缘衬条上的所述热熔粘合剂涂层具有比所述线上的热熔粘合剂涂层的厚度大的厚度。4.根据权利要求3所述的水蒸汽传递装置，其中所述边缘衬条上的热熔粘合剂涂层的厚度足以渗透通过所述扩散介质层并结合所述聚合物膜。5.根据权利要求4所述的水蒸汽传递装置，其中所述线上的所述粘合剂涂层的厚度不足以渗透通过所述扩散介质层并结合所述聚合物膜。6.根据权利要求1所述的水蒸汽传递装置，其中所述扩散介质层由玻璃纤维、玻璃基纸、碳纤维和碳基纸中的一种形成。7.根据权利要求1所述的水蒸汽传递装置，其中所述边缘衬条和所述线由聚丙烯和玻璃中的一种形成。8.一种用于水蒸汽传递装置的装配的方法，所述方法包括步骤提供分离器组件，所述分离器组件包括设置在一对扩散介质层之间的一对边缘衬条和一排细长线，所述边缘衬条中的一个边缘衬条邻近所述扩散介质层中的每个扩散介质层的第一边缘设置，而所述边缘衬条中的另一边缘衬条邻近所述扩散介质...

【专利技术属性】
技术研发人员：JM古斯达，
申请(专利权)人：JM古斯达，
类型：发明
国别省市：US