用于燃料电池的加湿器制造技术

本发明专利技术公开一种用于燃料电池的加湿器，由于其通过使设置在加湿器内的所有中空纤维膜的加湿程度均匀来最大化中空纤维膜和待供应到燃料电池的反应气体之间的接触面积，能够实现高加湿效率。所述加湿器包括：膜外壳，包括第一端、位于所述第一端的相对侧的第二端和沿所述第二端的外周表面设置的多个孔；中空纤维膜，该中空纤维膜的两端分别装到所述膜外壳的所述第一端和所述第二端，其中，所述中空纤维膜位于所述膜外壳内；以及帽，包括用于含水分未反应气体的入口，其中，所述帽安装在所述膜外壳的所述第二端处，并且所述帽的内表面设置有能够使通过所述入口供应的所述含水分未反应气体均匀地分布到所述多个孔的多个突起。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种加湿器，更具体地，涉及一种用于燃料电池的加湿器。
技术介绍
燃料电池是通过氢和氧的化合来产生电的电化学电池。与普通化学电池不同，只要供应必要的氢和氧，燃料电池就可以持续产生电。此外，燃料电池没有热量损失，从而燃料电池的效率高达内燃机效率的二倍。此外，由于燃料电池将氢和氧的化合所产生的化学能直接转化为电能，因此，燃料电势是生态环境友好的，并且能够在不用担心化石燃料耗尽的情况下工作。基于电解质的类型，燃料电池可以被划分为聚合物电解质燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、碱性燃料电池。这些燃料电池基本上基于相同的原理工作。然而，每种燃料电池的燃料种类、工作温度、催化剂和电解质可以不同。在前述燃料电池中，聚合物电解质燃料电池可以在相对低的温度工作，并且由于输出密度大而可以形成为小型尺寸，因此，聚合物电解质燃料电池适合运输系统以及小尺寸安装型发电设备。提高聚合物电解质燃料电池效率的最重要的方法之一是通过向膜-电极组件的聚合物电解质膜提供预定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迅速降低。聚合物电解质膜的加湿方法是利用聚合物分离膜将水分供应到流动的气体的膜加湿方法。膜加湿方法使用仅选择性渗透包含在未反应气体中的蒸汽的膜，由此将包含在未反应气体中的蒸汽供应到聚合物电解质膜。此方法的优点是能够制造重量轻的小尺寸加湿器。如果用于膜加湿方法的该选择性渗透膜形成模块，则优选使用具有大的单位体积渗透面积的中空纤维膜。就是说，如果用中空纤维膜制造加湿器，则可以高度一体化具有大接触表面积的中空纤维膜，从而即使燃料电池具有小体积，也能得到充分加湿。在此情形中，具有中空纤维膜的加湿器可以由低价材料制造。此外，包含在高温下从燃料电池排出的未反应气体中的水分和热量可以被收集在加湿器中并重新利用。图I和6图示根据现有技术的用于燃料电池100的加湿器100和300。图I图示管形加湿器100，图6图示方柱形加湿器300。如图I和6所示，用于燃料电池的加湿器100和300包括膜外壳110和310以及一束中空纤维膜120和320。在此情形中，待供应到燃料电池(未不出)的反应气体的第一入口 141和341形成在膜外壳110和310的一侧；用于将经加湿的反应气体供应到燃料电池的第二出口 152和352形成在膜外壳110和310的另一侧。此外，具有第二入口 151和351的第二帽150和350设置在膜外壳110和310的一侦牝该第二入口 151和351用于从燃料电池排出的含水分的未反应气体；并且具有第一出口142和342的第一帽140和340设置在膜外壳110和310的另一侧，该第一出口 142和342、用于将通过第二入口 151和351供应到膜外壳110和310内的未反应气体排出。同时，多个第二孔112和312形成在膜外壳110和310的外周表面上，在该外周表面处安装有具有第二入口 151和351的第二帽150和350。前述用于燃料电池的加速器100和300的缺点是通过第二入口 151和351供应的含水分的未反应气体不能均匀地分配给整束中空纤维膜120和320。就是说，由于所供应的含水分的未反应气体中的大部分保持平直，因此所供应的含水分的未反应气体流集中在多个第二孔112和312中靠近第二入口 151和351的孔上。结果是，水分仅供应到在与含水分的未反应气体接触的中空纤维膜的空腔中流动的反应气体，而不供应到在剩余中空纤维膜的中空部分中流动的反应气体。因此，加湿过程很少利用到所述剩余的中空纤维膜，从而降低加湿器100和300的加湿效率。 特别地，如图7所示，与管形加湿器100不同，方柱形加湿器300中不具有障碍物，因此通过第二入口 351供应的大部分未反应气体保持平直。因此，未反应气体集中在靠近第二入口 351的中空纤维膜处，因此方柱形加湿器300的效率更低。
技术实现思路
技术问题因此，考虑到上述问题而提出本专利技术，并且本专利技术的一个方面提供一种用于燃料电池的加湿器，其能够防止产生现有技术中的一个或多个问题。本专利技术的另一方面提供一种用于燃料电池的加湿器，其通过使设置在加湿器内的所有中空纤维膜的加湿程度均匀来最大化中空纤维膜和供应到燃料电池的反应气体之间的接触面积，能够实现高加湿效率。本专利技术的其它优点、目标和特征将在以下描述中部分地进行阐述，并且对于本领域技术人员来说，通过检验以下内容或者从实践本公开来了解而部分地变得显而易见。通过书面说明书和本文的权利要求以及附图中具体指出的结构，可以实现和获得本公开的目标和其它优点。技术方案为了实现这些目标和其它优点并与本专利技术的目的相一致，如这里所具体和概括描述的，提供一种用于燃料电池的加湿器，包括膜外壳，包括第一端、位于所述第一端的相对侧的第二端和沿所述第二端的外周表面设置的多个孔；中空纤维膜，该中空纤维膜的两端分别装到所述膜外壳的所述第一端和所述第二端，其中，所述中空纤维膜位于所述膜外壳内；以及帽，包括用于含水分未反应气体的入口，其中，所述帽安装在所述膜外壳的所述第二端处，并且所述帽的内表面设置有能够使通过所述入口供应的所述含水分未反应气体均匀地分布到所述多个孔的多个突起。此时，所述突起与所述膜外壳的所述孔一对一地设置。此外，所述突起位于所述膜外壳的各个孔的上方。所述膜外壳形成为管形或多边柱形。另外，所述多边柱形膜外壳包括内部隔离物。所述多边柱形膜外壳是方柱形膜外壳。所述帽包括与所述中空纤维膜的空腔连通的出口，其中，来自所述中空纤维膜的空腔的被加湿反应气体通过所述出口被排出，然后被供应到所述燃料电池。有益效果根据本专利技术的用于燃料电池的加湿器，含水分的未反应气体均匀地供应到加湿器内的所有中空纤维膜，从而可以均匀地加湿穿过加湿器内的中空纤维膜的所有反应气体。因此，根据本专利技术的用于燃料电池的加湿器可以提高加湿效率。此外，含水分的未反应气体均匀地供应到加湿器内的所有中空纤维膜，由此防止在一些特定中空纤维膜中产生不平整的污染物，并且可以延长中空纤维膜的更换周期。附图说明图I和2是图示根据现有技术的用于燃料电池的管形加湿器的剖视图；图3至5图示根据本专利技术一个实施例的用于燃料电池的管形加湿器； 图6和7是图示根据现有技术的用于燃料电池的方柱形加湿器的剖视图；图8至10图示根据本专利技术一个实施例的用于燃料电池的方柱形加湿器。具体实施例方式现在将详细描述根据本专利技术的优选实施例，其例子在附图中示出。在所有附图中，尽可能相同的附图标记表示相同或相似的部件。在下文中，将参照附图描述根据本专利技术的用于燃料电池的加湿器。图3至5是图示根据本专利技术一个实施例的管形加湿器200的剖视图和示意图。管形加湿器200包括两端开口的管形膜外壳210。管形膜外壳210包括位于相对侧的第一和第二端。在此情形中，第一孔211沿第一端的外周形成，并且多个第二孔212沿第二端的外周形成。在膜外壳210中，有一束中空纤维膜220。中空纤维膜220的两端通过罐装材料230被装入膜外壳210的第一和第二端。中空纤维膜220的两端保持打开，从而膜外壳210外的液体流过中空纤维膜220的空腔。此外，由于膜外壳210的两端填充有罐装材料230，因此液体仅经由膜外壳210的第一孔211和第二孔212流入和流出膜外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.04 KR 10-2009-0119583;2010.12.03 KR 10-2011.一种用于燃料电池的加湿器，包括 膜外壳，包括第一端、位于所述第一端的相对侧的第二端和沿所述第二端的外周表面设置的多个孔； 中空纤维膜，该中空纤维膜的两端分别装到所述膜外壳的所述第一端和所述第二端，其中，所述中空纤维膜位于所述膜外壳内；以及 帽，包括用于含水分未反应气体的入口，其中，所述帽安装在所述膜外壳的所述第二端处，并且所述帽的内表面设置有能够使通过所述入口供应的所述含水分未反应气体均匀地分布到所述多个孔的多个突起...

【专利技术属性】
技术研发人员：金京柱，慎镛哲，李武锡，
申请(专利权)人：可隆工业株式会社，
类型：发明
国别省市：