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，该加湿器包括：加湿模块，其通过使用从燃料电池堆叠体排出的湿气体加湿从外部供应的干气体；中间壳体，其包括与所述加湿模块的一端结合的第一封盖和与所述加湿模块的另一端结合的第二封盖，所述加湿模块的两端均是开口的；在所述中间壳体的一侧形成的第一进气口和第一出气口；和沿纵向容纳在所述中间壳体中的中空纤维膜束，其中，所述中空纤维膜束包括多个第一中空纤维膜，所述第一中空纤维膜各自独立地包括第一中空，并且所述第一中空各自的中心相对于所述第一中空纤维膜各自的中心朝向所述中间壳体的另一侧偏移。间壳体的另一侧偏移。间壳体的另一侧偏移。

【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


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

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]此外，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和质子交换膜的空气，以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，图2是常规中空纤维膜的示意性剖视图。
[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引入到中间壳体111中的废气与中空纤维膜112的外表面接触，然后通过废气出口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传输，以加湿沿着中空纤维膜112的中空流动的空气。
[0015]此处，如图2中所示，各个中空纤维膜112被配置为使得其中空形成在其中心处，由此，膜厚度112b是整体均匀的。膜厚度112b是指中空纤维膜112的内表面112c与中空纤维膜112的外表面112d之间的长度。如果各个中空纤维膜112的膜厚度112b过大，则使用中空纤维膜112的加湿性能降低。另一方面，如果各个中空纤维膜112的膜厚度112b过小，则中空纤维膜112由于引入到中间壳体111中的废气的压力而被部分损坏或破坏。

技术实现思路

[0016]技术问题
[0017]鉴于上述问题而做出本公开，本公开的一个目的是提供一种用于燃料电池的加湿器，该加湿器能够确保使用中空纤维膜的加湿性能和中空纤维膜的耐久性两者。
[0018]技术方案
[0019]为了实现上述目的，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，该加湿模块被配置为使用从燃料电池堆叠体排出的湿气体加湿从外部供应的干气体；第一封盖，其与所述加湿模块的一端结合；和第二封盖，其与所述加湿模块的另一端结合。
[0021]在根据本公开的用于燃料电池的加湿器中，所述加湿模块可以包括：在其相对两端开口的中间壳体；在所述中间壳体的一侧形成的第一进气口和第一出气口；和在纵向上容纳在所述中间壳体中的中空纤维膜束。该中空纤维膜束可以包括多个第一中空纤维膜。所述第一中空纤维膜各自可以独立地包括第一中空。所述第一中空的中心可以朝向所述中间壳体的另一侧而偏离所述第一中空纤维膜的中心。
[0022]在根据本公开的用于燃料电池的加湿器中，所述加湿模块可以包括：在其相对两端开口的中间壳体；在所述中间壳体的一侧形成的第一进气口和第一出气口；和设置在所述中间壳体中的至少一个筒体(cartridge)。该筒体可以包括，具有在其两端形成的开口的内壳，和容纳在所述内壳中的中空纤维膜束。所述内壳可以在其一侧设置第二进气口和第
二出气口。所述中空纤维膜束可以包括多个第一中空纤维膜。所述第一中空纤维膜各自可以独立地包括第一中空。所述第一中空的中心可以朝向所述内壳的另一侧而偏离所述第一中空纤维膜的中心。
[0023]有益效果
[0024]根据本公开，可以达到下面的效果。
[0025]实施本公开使得使用具有偏心中空的中空纤维膜来确保加湿性能和耐久性两者。因此，在本公开中，可以减少由于气体压力造成的对中空纤维膜的损坏或破坏，并且可以表现出改善的加湿性能。
附图说明
[0026]图1是常规的用于燃料电池的加湿器的示意型分解透视图。
[0027]图2是常规中空纤维膜的示意性剖视图。
[0028]图3是根据本公开的燃油电池用加湿器的示意性分解透视图。
[0029]图4是根据本公开的用于燃料电池的加湿器沿图3的线I...

【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，被配置为使用从燃料电池堆叠体排出的湿气体加湿从外部供应的干气体；第一封盖，该第一封盖与所述加湿模块的一端结合；和第二封盖，该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：在其相对两端开口的中间壳体；在所述中间壳体的一侧形成的第一进气口和第一出气口；和沿纵向容纳在所述中间壳体中的中空纤维膜束，所述中空纤维膜束包括多个第一中空纤维膜，所述第一中空纤维膜各自独立地包括第一中空，并且所述第一中空的中心朝向所述中间壳体的另一侧偏离所述第一中空纤维膜的中心。2.根据权利要求1所述的加湿器，其中，所述第一中空纤维膜的最大膜厚度与最小膜厚度之间的差为10μm至100μm。3.根据权利要求1所述的加湿器，其中，所述第一中空纤维膜的最小膜厚度为60μm以上。4.根据权利要求1所述的加湿器，其中，所述中空纤维膜束还包括多个第二中空纤维膜，所述第二中空纤维膜各自独立地包括第二中空，并且所述第二中空的中心位于与所述第二中空纤维膜的中心相同的位置处。5.根据权利要求4所述的加湿器，其中，所述第二中空纤维膜设置为比所述第一中空纤维膜更靠近所述中间壳体的所述一侧。6.一种用于燃料电池的加湿器，所述加湿器包括：加湿模块，被配置为使用从燃料电池堆叠体排出的湿气体加湿从外部供应的干气体；第一封盖，该第一封盖与所述加湿模块的一端结合；和第二封盖，该第二封盖与所述加...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴暎奭，李雅林，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：