本公開涉及一種配置為向燃料電池供應(yīng)加濕氣體的燃料電池用加濕器。

背景技術(shù)：

1、燃料電池具有的優(yōu)點(diǎn)是，與通常的化學(xué)電池諸如干電池或蓄電池不同，只要供應(yīng)氫氣和氧氣，燃料電池就可以持續(xù)地產(chǎn)生電，并且沒有熱損失，因此，燃料電池的效率是內(nèi)燃機(jī)的效率的約兩倍那么高。

2、此外，燃料電池將通過氫和氧的結(jié)合產(chǎn)生的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，由此，排放的污染物的量少。因此，燃料電池具有的優(yōu)點(diǎn)是，燃料電池是環(huán)境友好的，并且可以減少關(guān)于因能源消耗增加而導(dǎo)致資源枯竭的擔(dān)憂。

3、基于所使用的電解質(zhì)的種類，這種燃料電池可以大致分類為聚合物電解質(zhì)膜燃料電池(pemfc)、磷酸燃料電池(pafc)、熔融碳酸鹽燃料電池(mcfc)、固體氧化物燃料電池(sofc)或堿性燃料電池(afc)。

4、這些燃料電池基本上由相同的原理來運(yùn)行，但是它們在使用的燃料種類、運(yùn)行溫度、催化劑和電解質(zhì)方面彼此不同。在這些燃料電池中，已知聚合物電解質(zhì)膜燃料電池(pemfc)最有利于運(yùn)輸系統(tǒng)以及小型固定式發(fā)電設(shè)備，因?yàn)榫酆衔镫娊赓|(zhì)膜燃料電池在比其他燃料電池低的溫度下運(yùn)行并且聚合物電解質(zhì)膜燃料電池的輸出密度高，因此，可以使聚合物電解質(zhì)膜燃料電池小型化。

5、改善聚合物電解質(zhì)膜燃料電池(pemfc)的性能的最重要的因素之一是向膜電極組件(mea)的聚合物電解質(zhì)膜或質(zhì)子交換膜(pem)供應(yīng)預(yù)定量以上的水分以便保持水分含量。這是因?yàn)椋绻酆衔镫娊赓|(zhì)膜或質(zhì)子交換膜是干燥的，則發(fā)電效率急劇降低。

6、使用如下方法作為加濕聚合物電解質(zhì)膜或質(zhì)子交換膜的方法：1)鼓泡器加濕方法，用水填充耐壓容器并且使目標(biāo)氣體穿過擴(kuò)散器以便供應(yīng)水分；2)直接注入法，計算燃料電池反應(yīng)所需要供應(yīng)的水分的量，并且通過電磁閥向氣流管道直接供應(yīng)水分；和3)膜加濕方法，使用聚合物分離膜向氣體流化床供應(yīng)水分。

7、在這些方法中，使用配置為選擇性地僅傳輸廢氣中包含的水蒸氣的膜，向供應(yīng)至聚合物電解質(zhì)膜或質(zhì)子交換膜的空氣提供水蒸氣，以便加濕聚合物電解質(zhì)膜或質(zhì)子交換膜的膜加濕方法的優(yōu)點(diǎn)在于，可以減少加濕器的重量和尺寸。

8、當(dāng)形成模塊時，具有每單位體積大的傳輸面積的中空纖維膜適合用于膜加濕方法中使用的選擇性滲透膜。即，當(dāng)使用中空纖維膜制造加濕器時，具有大接觸表面積的中空纖維膜的高度集成是可能的，由此，即使以小容量，也可以充分地加濕燃料電池，可以使用便宜的材料，并且可以收集在高溫下從燃料電池排出的廢氣中包含的水分和熱量，并可以通過加濕器重復(fù)使用收集的水分和熱量。

9、圖1是常規(guī)的燃料電池用加濕器的示意性分解透視圖。

10、如圖1中所示，常規(guī)的膜加濕型加濕器100包括：加濕模塊110，在加濕模塊110中，在從外部供應(yīng)的空氣和從燃料電池堆(未示出)排出的廢氣之間進(jìn)行水分交換；和分別連接至加濕模塊110的相對端的蓋120。

11、蓋120中的一個將從外部供應(yīng)的空氣傳輸至加濕模塊110，另一個將由加濕模塊110加濕的空氣傳輸至燃料電池堆。

12、加濕模塊110包括：中間殼體111，具有廢氣入口111a和廢氣出口111b；和中間殼體111中的多個中空纖維膜112。中空纖維膜112的相對端灌封在固定層113中。通常，各個固定層113通過使用澆鑄法使諸如液體聚氨酯樹脂的液體聚合物硬化而形成。其中灌封有中空纖維膜112的端部的固定層113以及設(shè)置在固定層113與中間殼體111之間的樹脂層114將蓋120的內(nèi)部空間與中間殼體111的內(nèi)部空間隔離開。與固定層113相似，各個樹脂層114通常通過使用澆鑄法使諸如液體聚氨酯樹脂的液體聚合物硬化而形成。

13、從外部供應(yīng)的空氣沿著中空纖維膜112的中空流動。通過廢氣入口111a引入中間殼體111的廢氣與中空纖維膜112的外表面接觸，并且通過廢氣出口111b從中間殼體111排出。當(dāng)廢氣與中空纖維膜112的外表面接觸時，廢氣中包含的水分通過中空纖維膜112傳輸，以加濕沿著中空纖維膜112的中空流動的空氣。

14、在這種情況下，通常，引入中間殼體111的廢氣向中空纖維膜112流動。結(jié)果，通常，存在的問題是，引入中間殼體111的廢氣的壓力直接施加至中空纖維膜112上，引起中空纖維膜112損壞或破壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、技術(shù)問題

2、本公開是鑒于上述問題而做出的，并且本公開的目的是提供一種能夠減少對中空纖維膜的損壞或破壞的燃料電池用加濕器的中間殼體和燃料電池用加濕器。

3、技術(shù)方案

4、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本公開可以包括下面構(gòu)造。

5、根據(jù)本公開的燃料電池用加濕器的中間殼體設(shè)置在燃料電池用加濕器中，所述加濕器包括：配置為利用濕氣對供應(yīng)至燃料電池堆的干氣進(jìn)行加濕的加濕模塊；連接至加濕模塊的一端的第一蓋；和連接至加濕模塊的另一端的第二蓋，并且可以包括：中間主體，配置為容納包括多個中空纖維膜的至少一個筒體；和旁通單元，配置為使通過第一蓋的第一氣體入口引入的第一氣體繞過，以便向容納在中間主體中的筒體流動。旁通單元可以在旁通單元與容納在中間主體中的筒體重疊的位置處從中間主體突出。

6、根據(jù)本公開的燃料電池用加濕器可以包括：配置為利用濕氣對供應(yīng)至燃料電池堆的干氣進(jìn)行加濕的加濕模塊；連接至加濕模塊的一端的第一蓋；和連接至加濕模塊的另一端的第二蓋。加濕模塊可以包括：具有打開的相對端的中間殼體；和包括多個中空纖維膜的至少一個筒體。第一蓋可以包括配置為使得供應(yīng)至中間殼體的第一氣體通過其引入的第一氣體入口和與中空纖維膜連通的第一接口，第一接口配置為使得第二氣體通過其引入或排出。中間殼體可以包括配置為容納筒體的中間主體和配置為使通過第一氣體入口引入的第一氣體繞過，以便向容納在中間主體中的筒體流動的旁通單元。旁通單元可以在旁通單元與容納在中間主體中的筒體重疊的位置處從中間主體突出。

7、有益效果

8、本公開能夠降低由于氣體壓力引起的中空纖維膜損壞或破壞的風(fēng)險。因此，本公開能夠延長使用壽命并且降低維護(hù)成本。

技術(shù)特征：

1.一種設(shè)置在燃料電池用加濕器中的中間殼體，所述加濕器包括：配置為利用濕氣對供應(yīng)至燃料電池堆的干氣進(jìn)行加濕的加濕模塊；連接至所述加濕模塊的一端的第一蓋；和連接至所述加濕模塊的另一端的第二蓋，所述中間殼體包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中間殼體，其中，穿過所述中間主體的一端形成的第一中間通道的截面積大于穿過所述旁通單元的一端形成的第一旁通通道的截面積。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的中間殼體，其中，假設(shè)所述第一中間通道的截面積為1，則所述第一旁通通道的截面積為0.1至0.45。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的中間殼體，其中，

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的中間殼體，其中，

6.一種燃料電池用加濕器，該加濕器包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加濕器，其中，所述第一蓋包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的加濕器，其中，

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加濕器，其中，

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的加濕器，其中，假設(shè)所述第一中間通道的截面積為1，則所述第一旁通通道的截面積為0.1至0.45。

11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的加濕器，其中，

12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的加濕器，其中，

13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加濕器，其中，

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的加濕器，其中，所述筒體包括：

15.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加濕器，其中，所述第一氣體入口和所述第一接口在相同方向上突出。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種燃料電池用加濕器的中間殼體，并且涉及一種燃料電池用加濕器，所述中間殼體包括：中間主體，容納包括多個中空纖維膜的至少一個筒體；和旁通部分，將通過第一蓋的第一氣體入口引入的第一氣體轉(zhuǎn)移，并向容納在中間主體內(nèi)部的筒體引入所述第一氣體，其中，所述旁通部分在相對于容納在中間主體內(nèi)部的筒體重疊的位置處從中間主體突出。

技術(shù)研發(fā)人員：安雄銓,許中根,梁炯模,奇城灌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：可隆工業(yè)株式會社
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/20