CN111193049B - 用于燃料电池的加湿器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于燃料电池的加湿器。一种用于燃料电池的加湿器，包括：主体；形成在主体内部的第一加湿空间和第二加湿空间；用于将从燃料电池堆释放的废气供应到第一加湿空间和第二加湿空间中的废气出口；形成在主体内部并直接或间接地与第二加湿空间和燃料电池堆连通的通过空间。流入气体从第一加湿空间流入通过空间中。阀被安装在通过空间中，以允许引入通过空间中的流入气体在通过或不通过第二加湿空间的情况下来流入燃料电池堆中，或者允许引入通过空间中的流入气体中的一些通过第二加湿空间来流入燃料电池堆中、并且流入气体中的其他流入气体在不通过第二加湿空间的情况下被引入燃料电池堆中。

Description

用于燃料电池的加湿器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年11月14日提交给韩国知识产权局的韩国专利申请第10-2018-0140290号的优先权的权益，该申请的全部内容通过引用结合于此。
技术领域
本公开涉及一种用于燃料电池的加湿器，并且更具体地，涉及一种用于调节流入气体在加湿器中流动的流动路径的燃料电池加湿器。
背景技术
一直研究和开发通过连续供应到其的燃料的电化学反应来连续产生电能的燃料电池系统作为解决全球环境问题的替代方案。
根据所使用的电解质的类型，燃料电池系统可以分类为磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)、碱性燃料电池(AFC)和直接甲醇燃料电池(DMFC)。根据操作温度和输出范围以及所使用的燃料类型，燃料电池系统可以应用于各种应用，诸如，移动电源、运输、分布式发电等。
在上述燃料电池中，PEMFC应用于正在开发以替代内燃机的氢动力车辆(氢燃料电池车辆)。
氢动力车辆通过氢和氧的电化学反应产生电力并用产生的电力操作电机来进行驱动。氢动力车辆具有包括以下部件的结构：用于储存氢(H2)的氢(H2)罐、用于通过氢(H2)和氧(O2)的氧化/还原反应产生电力的燃料电池堆(FC堆)、用于排出所产生的水的各种装置、用于存储由燃料电池堆产生的电力的电池、用于转换和控制所产生的电力的控制器、用于生成驱动力的电机等。
燃料电池堆是指具有串联地彼此上下堆叠的数十个或数百个电池的燃料电池主体。燃料电池堆具有这样的结构，其中多个电池堆叠在端板之间，每个电池包括电解质膜，该电解质膜将电池内部分成两个部分：在电解质膜的一侧上的阳极和在电解质膜的另一侧上的阴极。
隔板设置在电池之间以限制氢和氧的流动路径。隔板由导体制成，以在氧化/还原反应过程中使电子移动。
当氢被供应到阳极时，氢被催化剂分成氢离子和电子。电子在通过隔板移动到燃料电池堆外部时产生电力。氢离子通过电解质膜并移动到阴极，之后氢离子与从环境空气供应的氧和电子结合以产生水。所产生的水被排放到外部。
只有通过向膜-电极组件(MEA)的聚合物电解质膜供应预定量的水分来维持适当的水分含量，PEMFC才可以保持发电效率。
燃料电池系统可以包括加湿器以加湿流入燃料电池堆中的流入气体。
加湿器必须根据燃料电池堆内的湿度来调节添加的水分量，因为即使燃料电池堆的内部非常潮湿，也可以减少流入气体的扩散，并因此可能降低发电效率。
为了解决这个问题，在常规的燃料电池系统中，形成了旁路通道以允许流入气体的一部分在不通过加湿器的情况下直接流入燃料电池堆中，而其余的流入气体被加湿。然而，在这种情况下，系统是很复杂的。
发明内容
已作出本公开以解决在现有技术中存在的上述问题，同时完整地保留由现有技术所实现的优点。
本公开的一个方面提供了一种燃料电池加湿器，用于根据燃料电池堆的各种操作条件适当地调节添加的水分量。
本公开的另一方面提供了一种燃料电池加湿器，用于通过紧凑的结构自身调节添加的水分量。
本发明概念要解决的技术问题不限于上述问题。本公开所属领域的普通技术人员从以下描述中将清楚地理解本文中未提及的任何其他的技术问题。
根据本公开的一个方面，一种用于燃料电池的加湿器包括主体以及形成在主体内部的第一加湿空间和第二加湿空间，其中，加湿膜被安装在第一加湿空间和第二加湿空间中，要被引入燃料电池堆中的流入气体流过加湿膜；加湿器进一步包括设置在主体处的废气入口和废气出口，该废气入口和该废气出口用于将从燃料电池堆释放的废气供应到第一加湿空间和第二加湿空间中。废气具有比流入气体高的湿度。加湿器还包括通过空间，该通过空间形成在主体内部并且与第二加湿空间和燃料电池堆直接或间接地连通，其中，流入气体从第一加湿空间流入通过空间中。加湿器进一步包括第一阀，该第一阀被安装在通过空间中，以允许引入通过空间中的流入气体通过第二加湿空间来流入燃料电池堆中、或在不通过第二加湿空间的情况下流入燃料电池堆中，或者允许引入通过空间中的流入气体中的一些通过第二加湿空间来流入燃料电池堆中、并且流入气体中的其他流入气体在不通过第二加湿空间的情况下被引入燃料电池堆中。通过控制第一阀来改变引入主体中的流入气体的流动路径。
附图说明
由以下结合附图进行的详细描述中，本公开的以上和其他目的、特征以及优点将更加显而易见：
图1A是示出根据本公开的实施方式的用于燃料电池的加湿器的透视图；
图1B是示出本公开的加湿器和燃料电池堆中的气体流动的框图；
图2是示出图1A的加湿器的内部的视图；
图3是示出图2的加湿器的俯视图；
图4是示出当在不同方向上观察时图2的加湿器的透视图；
图5是示出根据本公开的另一实施方式的用于燃料电池的加湿器的透视图；以及
图6是示出根据本公开的又另一实施方式的用于燃料电池的加湿器的透视图。
具体实施方式
在下文中，参照附图详细描述本发明的各种实施方式。应当理解，即使在不同的附图中示出，相同的部件在附图中具有相同的参考数字。此外，在描述本公开的实施方式时，当可能使本公开的主题不必要地模糊时，将省略与公知功能或配置有关的详细描述。
本文中可以使用诸如“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(a)”、“(b)”等术语来描述本公开的部件。这些术语仅用于将一个部件与另一个部件区分开，并且这些部件的实质、顺序、量级或数量不受这些术语的限制。此外，当使用术语“第一”和“第二”时，并不意味着第一部件和第二部件都必须存在，并且可以只存在第一部件而没有第二部件，或者可以只存在第二部件而没有第一部件。
如果部件被描述为“连接”、“耦接”或“链接”到另一个部件，则它们可能不仅意味着这些部件直接“连接”、“耦接”或“链接”，而且还间接地通过第三个部件“连接”、“耦接”或“链接”。
图1A是示出根据本公开的实施方式的用于燃料电池的加湿器的透视图。图1B是示出本公开的加湿器和燃料电池堆中的气体流动的框图。图2是示出图1A的加湿器的内部的视图。
在图2中，省略了主体1的上侧表面13和左侧表面的一部分。
根据本公开的实施方式的燃料电池加湿器H包括主体1、废气供应部分(未示出)和第一阀50。
主体1形成加湿器H的外观并且具有内部空间20。主体1可以具有大致长方体的形状。
主体1可以在其中具有第一加湿空间21和第二加湿空间22，并且加湿膜45a和45b分别安装在第一加湿空间21和第二加湿空间22中，待引入燃料电池堆S中的流入气体流过这些加湿膜。
主体1可以具有通过空间24，流入气体从第一加湿空间21流入该通过空间中，并且该通过空间直接或间接地连接到第二加湿空间22和燃料电池堆S。通过空间24可以被限定为是通过第一加湿空间21的流入气体在流入第二加湿空间22之前通过的空间。
废气供应部分可以将废气供应到第一加湿空间21和第二加湿空间22中。废气可以从燃料电池堆S释放并且可以具有比流入气体高的湿度。
第一阀50可以被安装在通过空间24中。第一阀50可以允许引入通过空间24中的流入气体流入第二加湿空间22中。替代地，第一阀50可以允许引入通过空间24中的流入气体在不通过第二加湿空间22的情况下流入燃料电池堆S中。在另一实施方式中，第一阀50可以允许引入通过空间24中的流入气体的一部分流入第二加湿空间22中，并且流入气体的其余部分在不通过第二加湿空间22的情况下流入燃料电池堆S中。可以通过以上配置的第一阀50来改变引入主体1中的流入气体的流动路径。
在现有技术中，燃料电池系统包括加湿器H，以增加引入燃料电池堆S中的流入气体的湿度。为了根据燃料电池堆S内部的湿度来调节添加的水分量，流入气体的一部分流入加湿器H中，并且其余部分通过旁路通道直接流入燃料电池堆S中。
然而，用于调节添加的水分量的单独的旁路通道可能使燃料电池系统的结构复杂化。
根据本公开的实施方式的燃料电池加湿器H涉及一种能够调节添加的水分量并且具有简单结构的加湿装置。更具体地，根据本公开的实施方式的燃料电池加湿器H具有基本特征，其中，加湿器H包括通过空间24，流入气体从第一加湿空间21流入该通过空间中，并且该通过空间直接或间接地连接到第二加湿空间22和燃料电池堆S。第一阀50被安装在通过空间24中，以允许引入通过空间24中的流入气体在不通过第二加湿空间22的情况下流入第二加湿空间22或燃料电池堆S中，或者允许流入气体流入第二加湿空间22和燃料电池堆S中。
根据本公开的实施方式的上述配置的燃料电池加湿器H可以改变引入加湿器H中的流入气体的至少一部分的流动路径，从而调节添加的水分量。
下面将更详细地描述根据本公开的实施方式的加湿器H的特征。
图3是图2的加湿器H的俯视图，并且图4是示出当在不同方向观察时图2的加湿器H的透视图。
在图3和图4中，主体1的上侧表面13从加湿器H中省略。
主体1可以沿前/后方向上延伸并且可以具有形成在其中的内部空间20。主体1可以具有大致长方体的形状。
主体1可以在内部具有中央分隔壁15。主体1的内部空间20可以通过中央分隔壁15分成第一加湿空间21和第二加湿空间22。
中央分隔壁15可以具有板状结构，该板状结构在主体1延伸的前/后方向上延伸。在该实施方式中，中央分隔壁15可以从主体1的下侧表面14延伸到上侧表面13，以防止第一加湿空间21和第二加湿空间22连接。
参见图2和图3，主体1在其前端部分11中可以具有流入气体入口41，流入气体通过该流入气体入口从外部流入主体1中。流入气体通过流入气体入口41流入主体1中的入流空间23。
主体1在其后端部分12中可以具有通过空间24，流入气体从第一加湿空间21流入该通过空间中。通过空间24可以形成流动通道，通过第一加湿空间21的流入气体通过该流动通道流入第二加湿空间22。
第一加湿空间21和第二加湿空间22可以彼此平行布置，其间具有中央分隔壁15。在这种情况下，通过空间24可以位于第一加湿空间21和第二加湿空间22的后端处，以连接第一加湿空间21和第二加湿空间22。换句话说，第一加湿空间21和第二加湿空间22可以通过该通过空间24来连接。
主体1的前端部分11可以被中央分隔壁15分成一侧的入流空间23和另一侧的排出空间25。
流入气体可以从第二加湿空间22流入排出空间25中。
主体1在其前端部分11中可以具有第一流入气体出口43，流入气体通过该第一流入气体出口从主体1释放出来。在通过第二加湿空间22之后，流入气体可以通过排出空间25，并且可以通过第一流入气体出口43来供应到燃料电池堆S中。
主体1在其后端部分12中可以具有第二流入气体出口44，流入气体通过该第二流入气体出口从主体1释放出来。通过第一加湿空间21被引入通过空间24中的流入气体可以通过第二流入气体出口44来供应到燃料电池堆S中。
第一阀50可以安装在主体1的通过空间24中，以调节流入气体的流动路径。第一阀50打开或关闭第二流入气体出口44，以允许流入气体在不通过第二加湿空间22的情况下流入燃料电池堆S中(当第二流入气体出口44打开时)，或防止流入气体在不通过第二加湿空间22的情况下流入燃料电池堆S中(当第二流入气体出口44关闭时)。下面将详细描述第一阀50。
废气供应部分可以包括废气入口31和废气出口33。废气入口31可以设置在主体1的上侧表面13上。废气出口33可以设置在主体1的上侧表面13上。
在实施方式中，废气入口31可以位于比主体1的前端部分11更靠近后端部分12的位置，并且废气出口33可以位于比主体1的后端部分12更靠近前端部分11的位置。因此，主体1的第一加湿空间21和第二加湿空间22中的废气的主流动方向可以沿向前方向形成。
在实施方式中，为了使废气流入主体1的内部空间20，废气入口31的一端可以连接到主体1的外部，并且废气入口31的相对端可以连接到第一加湿空间21和第二加湿空间22。
在实施方式中，为了从主体1的内部空间20释放废气，废气出口33的一端可以连接到主体1的外部。废气出口33的相对端可以连接到第一加湿空间21和第二加湿空间22两者。
尽管未示出，但是废气供应部分可以包括用于调节供应到第一加湿空间21和第二加湿空间22中的废气的调节器。
加湿膜45a和45b可以包括安装在第一加湿空间21中的第一加湿膜45a和安装在第二加湿空间22中的第二加湿膜45b。
第一加湿膜45a可以安装成横穿第一加湿空间21，并且可以使引入燃料电池堆S中的流入气体流过第一加湿膜45a。
第二加湿膜45b可以安装成横穿第二加湿空间22。第二加湿膜45b可以直接或间接地连接到第一加湿膜45a，以使从第一加湿膜45a传递的流入气体流过第二加湿膜45b。
第一加湿膜45a和第二加湿膜45b可以在前/后方向上延伸。
第一加湿膜45a和第二加湿膜45b可以用中空纤维膜来实现，使得气体不能通过加湿膜45a和45b，但是水分可以通过加湿膜45a和45b。第一加湿膜45a和第二加湿膜45b均可以包括一束中空纤维膜。
加湿器H可以包括灌封部分61和63。
灌封部分61和63可以安装在主体1的内部空间20中，并且可以将加湿膜45a和45b的前端和后端灌封在主体1中。
灌封部分61和63可以包括向主体1的前端部分11定位的第一灌封部分61和向主体1的后端部分12定位的第二灌封部分63。
第一灌封部分61可以形成在主体1的内部空间20中，以从主体1的下侧表面14延伸到上侧表面13，并且可以防止废气流入入流空间23或排出空间25中。
流入气体流过的入流空间23和排出空间25可以位于第一灌封部分61与主体1的前表面之间。第一灌封部分61限制引入第一加湿空间21和第二加湿空间22中的废气流入入流空间23和排出空间25中。换句话说，第一灌封部分61阻止被引入第一加湿空间21和第二加湿空间22的废气流向入流空间23或排出空间25。
第二灌封部分63可以形成在主体1的内部空间20中，以从主体1的下侧表面14延伸到上侧表面13，并且可以防止废气流入通过空间24中。
流入气体流过的通过空间24可以位于第一灌封部分63与主体1的后表面之间。第二灌封部分63限制引入第一加湿空间21和第二加湿空间22中的废气流入通过空间24中。换句话说，第二灌封部分63阻止被引入第一加湿空间21和第二加湿空间22的废气流向通过空间24。
第一阀50可以包括铰接地安装在通过空间24中的第一阀板51。第一阀50可以包括用于操作第一阀板51的阀致动器(未示出)。例如，阀致动器可以包括用于旋转第一阀轴52的电动机。电动机可以在控制器(未示出)的控制下在一个方向和相对方向上旋转第一阀板51。
参考图3，第一阀板51可以在第一位置与第二位置之间移动。第一阀板51可以围绕第一阀轴52旋转。
第一位置可以被限定为第一阀板51允许引入通过空间24中的流入气体流入第二加湿空间22的位置。第一位置可以被限定为第一阀板51允许流入气体流入第二加湿空间22中、但不允许流入气体在不通过第二加湿空间22的情况下流入燃料电池堆S中的位置。
第二位置可以被限定为第一阀板51允许流入气体在不通过第二加湿空间22的情况下流入燃料电池堆S中的位置。第二位置可以被限定为第一阀板51允许流入气体在不通过第二加湿空间22的情况下流入燃料电池堆S中、但是不允许流入气体流入第二加湿空间22的位置。
在实施方式中，加湿器H可以进一步包括弹性构件(图3中的E)，以用于在第一阀板51位于第一位置或第二位置中时增大气密性。
弹性构件E可以设置在第一阀板51或主体1上，以在第一阀板51位于第一位置中时增加第一阀板51与第二流入气体出口44之间的气密性。
弹性构件E可以设置在第一阀板51或灌封部分63上，以在第一阀板51位于第二位置中时增加第一阀板51与第二加湿膜45b的入口之间的气密性。
将参考图2至图4来描述取决于第一阀50的位置的流入气体的流动路径。
首先，当第一阀50位于第一位置中时，第二流入气体出口44关闭，使得流入气体被允许流入第二加湿空间22中，但不被允许在不通过第二加湿空间22的情况下流入燃料电池堆S中。
具体地，流入气体通过流入气体入口41流入入流空间23中，从入流空间23流入第一加湿膜45a中，并且在流过第一加湿膜45a的同时通过第一加湿空间21。在通过第一加湿空间21时，流入气体被由通过第一加湿膜45a的废气供应的水分加湿。通过第一加湿空间21引入通过空间24中的流入气体流入第二加湿膜45b中。流入气体在流过第二加湿膜45b的同时通过第二加湿空间22。在通过第二加湿空间22时，流入气体额外地被由通过第二加湿膜45b的废气供应的水分加湿。通过第二加湿空间22被引入排出空间25中的流入气体通过第一流入气体出口43来供应到燃料电池堆S中。
接下来，当第一阀50位于第二位置中时，第二流入气体出口44打开，使得流入气体被允许在不通过第二加湿空间22的情况下流入燃料电池堆S中。在这种情况下，第一阀50可以完全地阻塞第二加湿膜45b的入口，以防止流入气体流入第二加湿空间22中。
具体地，流入气体通过流入气体入口41流入入流空间23中，从入流空间23流入第一加湿膜45a中，并且在流过第一加湿膜45a的同时通过第一加湿空间21。在通过第一加湿空间21时，流入气体被由通过第一加湿膜45a的废气供应的水分加湿。通过第一加湿空间21被引入通过空间24中的流入气体通过第二流入气体出口44来供应到燃料电池堆S中。换句话说，在不通过第二加湿空间22的情况下，流入气体被直接供应到燃料电池堆S中。
当第一阀50位于第一位置与第二位置之间时，第二流入气体出口44打开，使得流入气体被允许流入第二加湿空间22中并且在不通过第二加湿空间22的情况下流入燃料电池堆S中。
在该实例中，可以基于第一阀50的位置来确定流入第二加湿空间22中的流入气体与在不通过第二加湿空间22的情况下流入燃料电池堆S中的流入气体的比率。
例如，当第一阀50比第二位置更靠近第一位置定位时，流入第二加湿空间22中的流入气体的量可以大于在不通过第二加湿空间22的情况下流入燃料电池堆S中的流入气体的量。
在另一实例中，当第一阀50比第一位置更靠近第二位置定位时，在不通过第二加湿空间22的情况下流入燃料电池堆S中的流入气体的量可以大于流入第二加湿空间22中的流入气体的量。
当第一阀50比第二位置更靠近第一位置定位时，与当第一阀50比第一位置更靠近第二位置定位时相比，流入燃料电池堆S中的流入气体可以具有更高的湿度。原因在于，随着流入第二加湿空间22中的流入气体量的增加，流入气体含有更多水分。
根据本公开的实施方式的上述配置的加湿器H可以通过使用其中包括的第一阀50改变加湿器H中的流入气体的流动路径来调节添加的水分量。换句话说，加湿器H可以通过改变加湿器H中的流入气体的流动路径的总长度(具体是执行加湿的区段的长度)来调节添加的水分量。
此外，根据本公开的实施方式的加湿器H可以通过调节第一阀50的位置来更精细地调节添加的水分量。换句话说，加湿器H可以在第一位置与第二位置之间调节第一阀50的位置，以允许流入气体的一部分通过第二加湿空间22，而流入气体的其余部分在不通过第二加湿空间22的情况下流入燃料电池堆S中，从而调节待引入燃料电池堆S中的整个流入气体中的水分含量。
根据本公开的实施方式的加湿器H可以被配置为使得第一加湿空间21的加湿性能不同于第二加湿空间22的加湿性能。
在根据本公开的实施方式的加湿器H中，引入加湿器H中的流入气体必须通过第一加湿空间21，但是可以或可以不通过第二加湿空间22。换句话说，流入气体首先在通过至少第一加湿空间21的同时获得水分，然后被供应到燃料电池堆S中。
根据本公开的实施方式的加湿器H可以被配置为使得第一加湿空间21的加湿性能相对地低于第二加湿空间22的加湿性能。因此，加湿器H可以减少添加到流入气体中的最小水分量。当燃料电池堆S需要具有相对低湿度的流入气体时，加湿器H可以将适合于该情况的加湿的流入气体供应到燃料电池堆S。
此外，当燃料电池堆S需要具有相对高湿度的流入气体时，加湿器H可以通过使用具有比第一加湿空间21更高的加湿性能的第二加湿空间22来向燃料电池堆S供应适当加湿的流入气体。
在下文中，描述了用于使第一加湿空间21的加湿性能低于第二加湿空间22的加湿性能的具体实例。
在实施方式中，废气供应部分可以向第二加湿空间22供应比第一加湿空间21更多的废气。例如，废气入口31和废气出口33可以形成为使得朝向第二加湿空间22的开口面积大于朝向第一加湿空间21的开口面积。因此，与第一加湿空间21相比，在第二加湿空间22中有更多的水分可以从废气传递到流入气体。
在实施方式中，在第一加湿空间21中，流过第一加湿膜45a的流入气体的流动方向可以对应于废气的总体流动方向。在第二加湿空间22中，流过第二加湿膜45b的流入气体的流动方向可以与废气的总体流动方向相对。
参考图3，第一加湿空间21和第二加湿空间22可以彼此平行地布置，其间具有中央分隔壁15，并且可以通过主体1的后端部分12中的通过空间24来连接。因此，流入气体在第一加湿空间21中在第一方向上流动，并且在第二加湿空间22中在与第一方向相对的方向上流动。
参考图3，在该实施方式中，废气入口31靠近主体1的后端定位，并且废气出口33靠近主体1的前端定位。作为结果，废气在第一加湿空间21和第二加湿空间22中从后向前流动。相反地，废气入口31可以靠近主体1的前端定位，并且废气出口33可以靠近主体1的后端定位，使得废气在第一加湿空间21和第二加湿空间22中从前向后流动。
因此，在第一加湿空间21中，流过第一加湿膜45a的流入气体的流动方向可以对应于废气的总体流动方向。在第二加湿空间22中，流过第二加湿膜45b的流入气体的流动方向可以与废气的总体流动方向相对。
在该实例中，与在第二加湿空间22中相比，在第一加湿空间21中在废气与流入气体之间可以更容易地交换水分。换句话说，即使相同量的废气流入第一加湿空间21和第二加湿空间22，第一加湿空间21中的加湿效果也可以大于第二加湿空间22中的加湿效果。
在实施方式中，安装在第二加湿空间22中的加湿膜45b可以具有比安装在第一加湿空间21中的加湿膜45a更高的水分渗透性。
在实施方式中，第一加湿膜45a可以包括多个中空纤维膜，并且第二加湿膜45b可以包括多个中空纤维膜。安装在第一加湿空间21中的中空纤维膜的数量可以小于安装在第二加湿空间22中的中空纤维膜的数量。
图5是示出根据本公开的另一实施方式的用于燃料电池的加湿器H的透视图。在图5中，省略了主体1的上侧表面。
参考图5，加湿器H在主体1内部可以进一步包括第一连通空间26，在不通过第二加湿空间22的情况下流入燃料电池堆S中的流入气体和通过第二加湿空间22被引入燃料电池堆S中的流入气体被引入该第一连通空间中。
第一连通空间26可以由划分主体1的内部空间20的分隔壁形成。第一连通空间26可以在第一加湿空间21和第二加湿空间22延伸所在的方向上在主体1的一侧处延伸。换句话说，第一连通空间26可以与第二加湿空间22平行地形成，其间具有分隔壁。
主体1可以包括在主体1的一侧处打开的第三流入气体出口46，以向燃料电池堆S释放引入第一连通空间26的流入气体。
第三流入气体出口46的横截面积可以等于流动通道的整个横截面积，流入气体通过该流动通道从通过空间24流入第二加湿空间22中。换句话说，第三流入气体出口46的横截面积可以等于第二加湿膜45b的整个流动通道的横截面积的总和。
因此，当引入通过空间24中的流入气体通过第二加湿膜45b流入第二加湿空间22时，流入气体的差压可以保持恒定，其中第一阀50位于第一位置中。当流入气体从通过空间24流入第二加湿空间22中时，由于流动通道的形状引起的阻力，流入气体的压力下降。当通过第二加湿空间22的流入气体通过排出空间25流入第一连通空间26中时，流入气体可以通过第三流入气体出口46朝向燃料电池堆S释放。此时，如果第三流入气体出口46的横截面积大于或小于第二加湿膜45b的整个流动通道的横截面积的总和，则流入气体的压力改变。
因此，即使加湿器H进一步包括第一连通空间26，第三流入气体出口46的横截面积可以等于流入气体从通过空间24流入第二加湿空间22中所通过的流动通道的整个横截面积，从而与加湿器H不包括第一连通空间26的情况相比，均匀地保持施加到通过加湿器H的流入气体的差压。
图6是示出根据本公开的又另一实施方式的用于燃料电池的加湿器H的透视图。在图6中，省略了主体1的上侧表面。
参考图6，主体1可以包括第二连通空间27，以用于将引入主体1中的流入气体在不通过第一加湿空间21的情况下朝向通过空间24引导。第二连通空间27可以形成在主体1内部。第二连通空间27可以由划分主体1的内部空间20的分隔壁形成。
第二连通空间27可以在第一加湿空间21和第二加湿空间22延伸所在的方向上延伸。第二连通空间27可以与第一加湿空间21平行地形成，其间具有分隔壁。
第二连通空间27可以连接流入气体从加湿器H的外部引入的入流空间23和通过空间24。因此，引入加湿器H的入流空间23中的流入气体可以在不通过第一加湿空间21的情况下经由第二连通空间27来流入通过空间24中。
流入气体可以通过第二连通空间入口47从入流空间23流入第二连通空间27中。流入气体可以通过第二连通空间出口48从第二连通空间27释放到通过空间24中。
加湿器H可以进一步包括第二阀70，以用于调节流入气体从入流空间23到第二连通空间27中的流动。
第二阀70可以允许引入主体1中的流入气体流入第一加湿空间21中。第二阀70可以允许引入主体1中的流入气体流入第二连通空间27中。第二阀70可以允许引入主体1中的流入气体流入第一加湿空间21和第二连通空间27中。
第二阀板71可以在第三位置与第四位置之间移动。第二阀板71可以围绕第二阀轴72旋转。
第二阀70可以包括用于操作第二阀板71的阀致动器(未示出)。例如，阀致动器可以包括用于旋转第二阀轴72的电动机。电动机可以在控制器(未示出)的控制下在一个方向和相对方向上旋转第二阀板71。
第二阀板71可以在第三位置与第四位置之间旋转。
第三位置可以被限定为第二阀板71允许引入入流空间23中的流入气体流入第一加湿空间21中的位置。第三位置可以被限定为第二阀板71允许流入气体流入第一加湿空间21中、但是不允许流入气体流入第二连通空间27中的位置。
第四位置可以被限定为第二阀板71允许引入入流空间23中的流入气体流入第二连通空间27中的位置。第四位置可以被限定为第二阀板71允许流入气体流入第二连通空间27中、但是不允许流入气体流入第一加湿空间21中的位置。
在实施方式中，加湿器H可以进一步包括弹性构件(未示出)，以用于在第二阀板71位于第三位置或第四位置中时增大气密性。
在实施方式中，当第二阀70位于第四位置中时，第一阀50可以位于第二位置中。此时，引入主体1中的流入气体可以通过第二连通空间27流入通过空间24中，并且可以从通过空间24流入燃料电池堆S中。换句话说，当第二阀70位于第四位置中以允许引入主体1中的所有流入气体流入第二连通空间27中时，第一阀50可以位于第二位置中以允许引入通过空间24中的流入气体在不通过第二加湿空间22的情况下流入燃料电池堆S中。
因此，可以获得与在现有技术中包括加湿器H的燃料电池系统中形成旁路通道相同的效果，以允许流入气体在不通过加湿器H的情况下直接流入燃料电池堆S中。
在现有技术中，为了根据需要将加湿或未加湿的流入气体供应到燃料电池堆S中，考虑了包括以下部件的结构：流动通道，用于朝向加湿器H引导从空气供应构件(例如，包括空气压缩机的配置)释放的流入气体；以及旁路通道，用于在不通过加湿器H的情况下朝向燃料电池堆S引导从空气供应构件释放的流入气体。
在这种情况下，燃料电池系统的配置可能是复杂的并且其整个体积可能很大，因为旁路通道必须与加湿器H分开配置，并且必须另外地包括阀以调节进入与旁路通道和加湿器H连接的流动通道的流入气体的流动。
根据该实施方式，加湿器H包括第二连通空间27和阀50和70，以用于调节进入第二连通空间27以及第一加湿空间21和第二加湿空间22的流入气体的流动，并因此可以简化燃料电池系统的配置。
此外，通过适当地一起控制第一阀50和第二阀70，可以在更宽的范围内调节加湿器H的加湿性能。例如，可以允许引入加湿器H中的所有流入气体在不通过第一加湿空间21和第二加湿空间22的情况下流入燃料电池堆S中。作为结果，流入气体可能不会被加湿。在另一实例中，引入加湿器H中的流入气体的至少一部分可以在通过第一加湿空间21、第二加湿空间22或者第一加湿空间21和第二加湿空间22的同时被加湿。
根据本公开的实施方式，至少实现了以下效果。
首先，加湿器H包括：通过空间，流入气体从第一加湿空间流入该通过空间中，并且该通过空间直接或间接地连接到第二加湿空间和燃料电池堆S；以及第一阀，该第一阀安装在通过空间中，以允许引入通过空间中的流入气体流入第二加湿空间中、或在不通过第二加湿空间的情况下流入燃料电池堆S中，或者允许流入气体流入第二加湿空间和燃料电池堆S，由此根据燃料电池堆S的各种操作条件适当地调节添加的水分量。
其次，由于上述结构，加湿器H可以自行调节添加的水分量，并且与常规的加湿器H相比可以具有紧凑的结构。
本公开的效果不限于上述效果。本公开所属领域的普通技术人员从所附权利要求中将清楚地理解本文中未提及的任何其他效果。
在上文中，尽管已经参考各种实施方式和附图描述了本公开，但是本公开不限于此，而是可以由本公开所属领域的普通技术人员在不背离从所附权利要求中要求保护的本公开的精神和范围的情况下进行各种修改和改变。

Claims (12)

1.一种用于燃料电池的加湿器，所述加湿器包括：
主体；
形成在所述主体内部的第一加湿空间和第二加湿空间，其中，在所述第一加湿空间和所述第二加湿空间两者中都安装有加湿膜，流入气体流过所述加湿膜以被引入燃料电池堆中；
废气入口和废气出口，设置在所述主体处并且被配置为将从所述燃料电池堆释放的废气供应至所述第一加湿空间和所述第二加湿空间，所述废气具有比所述流入气体的湿度高的湿度；
通过空间，形成在所述主体内部并且与所述第二加湿空间和所述燃料电池堆直接或间接地连通，其中，所述通过空间与所述第一加湿空间连通以便允许所述流入气体从所述第一加湿空间流入所述通过空间中；以及
第一阀，安装在所述通过空间中，以：使引入所述通过空间中的所述流入气体通过所述第二加湿空间流入所述燃料电池堆中或在不通过所述第二加湿空间的情况下流入所述燃料电池堆中；或者使引入所述通过空间中的所述流入气体中的一些流入气体通过所述第二加湿空间流入所述燃料电池堆中，并且使所述流入气体中的其余流入气体在不通过所述第二加湿空间的情况下引入所述燃料电池堆中，
其中，通过控制所述第一阀来改变引入所述主体的所述流入气体的流动路径。
2.根据权利要求1所述的加湿器，其中，所述第一阀包括铰接地安装在所述通过空间中的第一阀板，并且
其中，所述第一阀板能够在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置处所述第一阀板使引入所述通过空间的所述流入气体流入所述第二加湿空间中，在所述第二位置处所述第一阀板使引入所述通过空间的所述流入气体在不通过所述第二加湿空间的情况下流入所述燃料电池堆中。
3.根据权利要求2所述的加湿器，进一步包括：
弹性构件，被配置为当所述第一阀板位于所述第一位置或所述第二位置处时增大气密性。
4.根据权利要求1所述的加湿器，进一步包括：
第一连通空间，形成在所述主体内部，其中，未通过所述第二加湿空间的流入气体和/或通过所述第二加湿空间的流入气体流入所述第一连通空间，
其中，所述主体包括在所述主体的一侧处打开的第一流入气体出口，并且通过所述第一流入气体出口向所述燃料电池堆释放引入所述第一连通空间的流入气体。
5.根据权利要求4所述的加湿器，其中，所述第一流入气体出口的横截面积等于流动通道的整个横截面积，所述流入气体通过所述流动通道从所述通过空间流入所述第二加湿空间。
6.根据权利要求1所述的加湿器，其中，所述第一加湿空间和所述第二加湿空间彼此平行布置，在所述第一加湿空间与所述第二加湿空间之间具有分隔壁，使得所述流入气体在所述第一加湿空间中沿第一方向流动且在所述第二加湿空间中沿与所述第一方向相对的方向流动。
7.根据权利要求6所述的加湿器，其中：
所述废气入口具有与所述主体的外部连通的一端以及与所述第一加湿空间和所述第二加湿空间连通的相对端以使所述废气流入所述主体；并且
所述废气出口具有与所述第一加湿空间和所述第二加湿空间连通的一端以及与所述主体的外部连通的相对端以使所述废气从所述主体排出。
8.根据权利要求1所述的加湿器，其中，所述废气入口和所述废气出口被配置为：向所述第二加湿空间供应比所述第一加湿空间多的废气。
9.根据权利要求1所述的加湿器，其中，安装在所述第二加湿空间中的加湿膜具有比安装在所述第一加湿空间中的加湿膜高的水分渗透性。
10.根据权利要求1所述的加湿器，其中，安装在所述第一加湿空间中的加湿膜包括多个中空纤维膜，
其中，安装在所述第二加湿空间中的加湿膜包括多个中空纤维膜，并且
其中，安装在所述第一加湿空间中的中空纤维膜的数量小于安装在所述第二加湿空间中的中空纤维膜的数量。
11.根据权利要求1所述的加湿器，进一步包括：
第二连通空间，形成在所述主体内部，从而将引入所述主体的所述流入气体在不通过所述第一加湿空间的情况下引导向所述通过空间；以及
第二阀，被配置为：使引入所述主体的所述流入气体流入所述第一加湿空间或所述第二连通空间；或者使引入所述主体的所述流入气体中的一些流入气体流入所述第一加湿空间中，并且使引入所述主体的所述流入气体中的其余流入气体流入所述第二连通空间。
12.根据权利要求11所述的加湿器，其中，当所述第二阀被定位成使引入所述主体中的所有流入气体流入所述第二连通空间中时，所述第一阀被定位成在不通过所述第二加湿空间的情况下使引入所述通过空间中的所有流入气体流入所述燃料电池堆中。
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