CN113711400A - 燃料电池加湿器及其封装构件 - Google Patents

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Abstract

公开了一种燃料电池加湿器及其封装构件，该燃料电池加湿器可以以提高的生产率制造并且可以显著降低维护和维修成本。本发明的燃料电池加湿器包括：加湿模块，用于利用从燃料电池堆排出的废气中的水分加湿从外部供应的空气；以及盖，耦接到加湿模块的一端，其中，加湿模块包括中间壳体和至少一个盒，至少一个盒布置在中间壳体内并包括多个中空纤维膜，并且燃料电池加湿器还包括通过机械组件以气密方式耦接到加湿模块的一端的封装构件，从而可以在盖与仅中空纤维膜之间进行流体连通。

Description

燃料电池加湿器及其封装构件
技术领域
本公开涉及一种用于燃料电池的加湿器及其封装构件，更具体地，涉及一种能够以提高的生产率制造同时显著降低其维护费用的用于燃料电池的加湿器及其封装构件。
背景技术
燃料电池是将氢和氧结合来发电的发电电池。燃料电池的优点在于，与诸如干电池或蓄电池的普通化学电池不同，只要供应氢和氧就可以连续地发电，并且其优点还在于没有热损失，由此燃料电池的效率大约是内燃机效率的两倍高。
此外，燃料电池将由氢和氧的结合产生的化学能直接转换成电能，从而排放的污染物量少。因此，该燃料电池的优点在于燃料电池是环保的，并且其优点还在于可以减少关于由于能量消耗的增加引起的资源枯竭的担忧。
根据所使用的电解质的种类，这种燃料电池一般可以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)。
这些燃料电池基本上是按照相同的原理工作的，但在所使用的燃料的类型、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，已知聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)对运输系统以及小型固定式发电设备最有利，因为聚合物电解质膜燃料电池在比其他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，因此可以使聚合物电解质膜燃料电池小型化。
改善聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)的性能的最重要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)供应预定量或更多的水分来保持水分含量。其原因在于，如果聚合物电解质膜变干，发电效率急剧降低。
对聚合物电解质膜进行加湿的方法是：1)鼓泡机加湿(bubbler humidification)法，该方法包括向耐压容器填充水，并通过扩散器使目标气体从中通过以向气体供应水分的步骤；2)直接注入法，该方法包括计算燃料电池反应所需的要供应的水分量，并且通过电磁阀直接向气流管道供应水分的步骤；以及3)膜加湿法，该方法使用聚合物分离膜向气体流化床供应水分。
在这些方法中，膜加湿法的优点在于，可以减小加湿器的重量和尺寸，该膜加湿法通过被配置成选择性地仅透过废气中包含的水蒸气的膜将水蒸气提供给被供应给聚合物电解质膜的气体，以加湿聚合物电解质膜。
当形成组件时能够提供每单位体积的大透过面积的中空纤维膜可以优选用作膜加湿方法的选择性渗透膜。即，当使用中空纤维膜制造加湿器时，可以实现具有大接触表面积的中空纤维膜的高度集成，从而即使在小容量的情况下也可以充分地加湿燃料电池，以使用廉价的材料并收集在高温下从燃料电池排出的废气中包含的水分和热量，并通过加湿器将它们再利用。
如图1所示，传统的膜加湿型加湿器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(未示出)排出的废气之间进行水分交换；以及盖120，分别耦接到加湿模块110的相对端。
其中一个盖120将从外部供应的空气传输到加湿模块110，另一个盖将通过加湿模块110加湿的空气传输到燃料电池堆。
加湿模块110包括具有废气入口111a和废气出口111b的中间壳体111以及设置在中间壳体111中的多个中空纤维膜112。一束中空纤维膜112的相对端被灌封在固定层113中。通常，每个固定层113通过使用浇铸方法使诸如液态聚氨酯树脂的液态聚合物硬化而形成。
从外部供应的空气沿着中空纤维膜112a的内腔流动。通过废气入口111a引入中间壳体111中的废气与中空纤维膜112的外表面接触，并通过废气出口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，废气中包含的水分透过中空纤维膜112以加湿沿中空纤维膜112的内腔流动的空气。
盖220的内部空间必须仅与中空纤维膜112的内腔进行流体连通，同时与中间壳体111的内部空间完全隔离。否则，会产生由于压力差而导致的空气泄漏，从而供应给燃料电池堆的加湿空气的量减少，由此燃料电池的发电效率降低。
通常，如图1所示，多个中空纤维膜112的端部在其中被灌封的固定层113、以及固定层113与中间壳体111之间的树脂层114使盖120的内部空间与中间壳体111的内部空间隔开。类似于固定层113，每个树脂层114通常通过使用浇铸方法使诸如液态聚氨酯树脂的液态聚合物硬化而形成。
然而，由于用于形成树脂层114的浇铸工艺需要相对较长的处理时间，因此加湿器100的生产率降低。
另外，由于树脂层114被接合到中间壳体111的内壁以及固定层113，因此，如果中空纤维膜112变得有缺陷，则需要更换整个加湿模块110，这会产生巨大的维护费用。
此外，由于燃料电池的重复运行，在每个树脂层114与中间壳体111之间可能产生间隙。即，当燃料电池的运行和停止重复时，树脂层114可能交替地膨胀和收缩，由此树脂层114极有可能由于中间壳体111与树脂层114之间的热膨胀系数的差异而与中间壳体111分离。如前所述，当在树脂层114与中间壳体111之间产生间隙时，会发生由于压力差导致的空气泄漏，从而供应给燃料电池堆的加湿空气量减少，因此燃料电池的发电效率降低。
为了防止由于在树脂层114与中间壳体111之间产生间隙而导致的空气泄漏，可以考虑执行额外的工艺，例如在它们之间施加密封剂和/或附接外部封装构件。然而，由于这种额外的工艺也需要额外的处理时间，因此加湿器100的生产率降低。
发明内容
技术问题
因此，本公开涉及一种能够防止由上述相关技术的限制和缺点引起的问题的用于燃料电池的加湿器及其封装构件。
本公开的目的是提供一种能够以提高的生产率制造同时显著降低其维护费用的用于燃料电池的加湿器。
本公开的另一个目的是提供一种能够使用于燃料电池的加湿器能以提高的生产率制造同时显著降低其维护费用的用于燃料电池的加湿器的封装构件。
除了上述目的之外，本公开的其他特征和优点将在下文中描述，或者本公开所属领域的技术人员将从其以下描述中清楚地理解。
技术方案
根据本公开的一个方面，提供一种用于燃料电池的加湿器，该加湿器包括：加湿模块，该加湿模块被配置为使用从燃料电池堆排出的废气中的水分来加湿从外部供应的空气；以及盖，该盖耦接到加湿模块的一端，其中，加湿模块包括中间壳体以及设置在中间壳体中的至少一个盒，该盒包括多个中空纤维膜，并且加湿器还包括封装构件，该封装构件通过机械组装方法而气密地耦接到加湿模块的一端，使得盖能够仅与中空纤维膜进行流体连通。
封装构件可以包括：具有孔的封装部，盒的端部插入到孔中，封装部插设在中间壳体与盒之间；以及围绕封装部的边缘部。
封装部可以包括主体和翼部，该翼部围绕孔并且紧贴插入到孔中的盒的端部。
翼部可以相对于主体以预定角度倾斜，使得封装部在主体与翼部之间具有第一凹槽。
封装部可以具有面向盖的第一表面以及与第一表面相对的第二表面，并且第一凹槽可以形成在第一表面上。
翼部可以从主体朝向孔的中心突出。
翼部可以包括在孔的中心轴方向上并排布置的第一子翼部和第二子翼部。
第一子翼部和第二子翼部中的每一个可以从主体朝向孔的中心突出。
第一子翼部和第二子翼部中的一个可以从主体朝向孔的中心突出，并且第一子翼部和第二子翼部中的另一个可以相对于主体以预定角度倾斜。
孔和翼部中的每一个可以具有与插入到孔中的盒的端部的形状相对应的形状。
边缘部可以具有第二凹槽，中间壳体的端部的至少一部分插入到第二凹槽中。
主体可以具有面向盖的第一表面以及与第一表面相对的第二表面，并且主体可以具有形成在第一表面和第二表面中的至少一个上的第三凹槽。
封装部和边缘部中的每一个可以具有10到100肖氏A的第一硬度，并且封装构件还可以包括插入到主体的至少一部分中的加强构件，该加强构件具有高于第一硬度的第二硬度。
加湿模块可以包括两个以上的盒，封装部可以具有两个以上的孔，盒分别插入到两个以上的孔中，封装部可以包括分别围绕孔的两个以上的翼部，并且主体可以包括外围部以及孔之间的至少一个肋。
封装构件可以具有面向盖的第一表面以及与第一表面相对的第二表面，边缘部可以具有第二凹槽，中间壳体的端部的至少一部分插入到第二凹槽中，第二凹槽形成在第二表面上，肋可以具有形成在第一表面和第二表面中的至少一个上的第三凹槽。
封装部和边缘部中的每一个可以具有10到100肖氏A的第一硬度，并且封装构件还可以包括插入到主体的至少一部分中的加强构件，所述加强构件具有高于第一硬度的第二硬度。
加强构件可以插入到肋中。
盒还可以包括：内部壳体，在内部壳体的端部具有开口，多个中空纤维膜设置在内部壳体中；以及固定层，多个中空纤维膜的端部被灌封在固定层中，固定层封闭内部壳体的开口。
固定层的至少一部分可以位于内部壳体的外侧，并且翼部可以与固定层紧密接触。
整个固定层可以位于内部壳体的内部，并且翼部可以与内部壳体紧密接触。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于加湿器的封装构件，该封装构件包括中间壳体和设置在中间壳体中的至少一个盒，盒包括多个中空纤维膜，封装构件包括：封装部，该封装部具有孔盒的端部可以插入到该孔中，封装部被配置为设置在中间壳体与盒之间；以及边缘部，围绕封装部，其中，封装部包括主体和围绕孔的翼部，并且翼部(i)从主体朝向孔的中心突出或(ii)相对于主体以预定角度倾斜使得封装部在主体与翼部之间具有第一凹槽，以便能够与插入孔中的盒的端部紧密接触。
翼部可以相对于主体以预定角度倾斜，并且第一凹槽中翼部与主体之间的角度可以是5°以上且小于90°。
翼部可以包括在孔的中心轴方向上并排布置的第一子翼部和第二子翼部。
第一子翼部和第二子翼部中的每一个可以从主体朝向孔的中心突出。
第一子翼部和第二子翼部中的一个可以从主体朝向孔的中心突出，并且第一子翼部和第二子翼部中的另一个可以相对于主体以预定角度倾斜。
边缘部可以具有第二凹槽，中间壳体的端部的至少一部分可以插入第二凹槽中。
翼部可以相对于主体以预定角度倾斜，封装构件可以具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面，第一凹槽可以形成在第一表面上，第二凹槽可以形成在第二表面上。
主体可以具有形成在第一表面和第二表面中的至少一个上的第三凹槽。
封装部和边缘部中的每一个可以具有10到100肖氏A的第一硬度，并且封装构件还可以包括插入到主体的至少一部分中的加强构件，所述加强构件具有高于第一硬度的第二硬度。
封装部可以具有两个以上的孔，两个以上的盒可以分别插入两个以上的孔，封装部可以包括分别围绕这些孔的两个以上的翼部，并且主体可以包括外围部以及位于孔之间的至少一个肋。
封装构件可以具有形成有第一凹槽的第一表面以及与第一表面相对的第二表面，边缘部可以具有第二凹槽，中间壳体的端部的至少一部分可以插入到第二凹槽中，第二凹槽形成在第二表面上，并且肋可以具有形成在第一表面和第二表面中的至少一个上的第三凹槽。
封装部和边缘部中的每一个可以具有10到100肖氏A的第一硬度，并且封装构件还可以包括插入到主体的至少一部分中的加强构件，加强构件具有高于第一硬度的第二硬度。
加强构件可以插入到肋中。
提供以上给出的本公开的一般描述仅用于说明或描述本公开，并不限制本公开的权利范围。
有益效果
根据本公开，通过封装构件的机械组装来防止中间壳体与盖之间的空气泄漏，由此可以省略传统的铸造工艺(即，将液态聚合物注入模具中并且使液态聚合物硬化的工艺)和额外的密封过程(即，施加和硬化密封剂的工艺)。因此，根据本公开，减少了用于燃料电池的加湿器的生产时间，同时防止了中间壳体与盖之间的空气泄漏，由此可以显著提高其生产率。
此外，由于根据本公开的被构造成防止中间壳体与盖之间的空气泄漏的封装构件通过机械组装方法耦接到加湿模块，因此当加湿模块的某个部分出现问题时，可以机械地并因此容易地将封装构件与加湿模块分离并且仅修理或更换有问题的部分。因此，根据本公开，可以显著降低用于燃料电池的加湿器的维护费用。
附图说明
附图被包括以帮助理解本公开并且被并入和构成本说明书的一部分，附图示出了本公开的实施例并且用于与本公开的详细描述一起解释本公开的原理。
图1是示意性地示出用于燃料电池的传统加湿器的分解透视图。
图2(a)至图2(c)分别是示意性示出根据本公开的第一实施例的、包括根据本公开的第一实施例的封装构件的用于燃料电池的加湿器的分解透视图、分解剖视图和剖视图。
图3(a)和图3(b)示出了封装构件与中间壳体之间的各种耦接方法。
图4是示意性地示出根据本公开的第二实施例的、包括根据本公开的第一实施例的封装构件的用于燃料电池的加湿器的剖视图。
图5是示意性地示出根据本公开的第三实施例的、包括根据本公开的第一实施例的封装构件的用于燃料电池的加湿器的剖视图。
图6(a)至图6(c)分别是示意性地示出根据本公开的第四实施例的、包括根据本公开的第二实施例的封装构件的用于燃料电池的加湿器的分解透视图、分解剖视图和剖视图。
图7是示意性地示出根据本公开的第五实施例的、包括根据本公开的第二实施例的封装构件的用于燃料电池的加湿器的剖视图。
图8(a)和图8(b)分别是示意性地示出根据本公开的第三实施例和第四实施例的封装构件的剖视图。
图9(a)和图9(b)分别是示意性地示出根据本公开的第五实施例和第六实施例的封装构件的剖视图。
图10(a)和图10(b)分别是示意性地示出根据本公开的第七实施例和第八实施例的封装构件的剖视图。
图11(a)和图11(b)分别是示意性地示出根据本公开的第九实施例和第十实施例的封装构件的剖视图。
图12(a)和图12(b)分别是示意性地示出根据本公开的第十一实施例和第十二实施例的封装构件的剖视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本公开的实施例。然而，以下实施例仅是为了清楚地理解本公开而示例性地提供，并不限制本公开的范围。
图2(a)至图2(c)分别是示意性示出根据本公开的第一实施例的、包括根据本公开的第一实施例的封装构件的用于燃料电池的加湿器的分解透视图、分解剖视图和剖视图。
如图2(a)至图2(c)所示，根据本公开的用于燃料电池的加湿器200包括加湿模块210，加湿模块210被配置为使用从燃料电池堆排出的废气中的水分来加湿从外部供应的空气。加湿模块210的相对两端分别连接到盖220。
其中一个盖220将从外部供应的空气传输到加湿模块210，并且另一个盖将通过加湿模块210加湿的空气传输到燃料电池堆。
在从外部供应的空气与废气之间进行水分交换的加湿模块210包括具有废气入口211a和废气出口211b的中间壳体211以及设置在中间壳体211中至少一个盒212。
根据本公开的中间壳体211和盖220中的每一个可以由硬塑料(例如，聚碳酸酯)或金属制成，并且可以在横向方向上具有圆形或多边形截面。圆形包括椭圆形，多边形包括具有圆角的多边形。
盒212可以包括多个中空纤维膜212a以及被配置为固定中空纤维膜的固定层212b。例如，中空纤维膜212a的端部可以被灌封在固定层212b中。
每个中空纤维膜212a可以包括由聚砜树脂、聚醚砜树脂、磺化聚砜树脂、聚偏二氟乙烯(PVDF)树脂、聚丙烯腈(PAN)树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚酯酰亚胺树脂或其中的两种或更多种的混合物制成的聚合物膜，并且固定层212b可以通过使用浇铸方法(例如，浸渍灌封或离心灌封)使诸如液体聚氨酯树脂的液体树脂硬化来形成。
从外部供应的空气沿着中空纤维膜212a的内腔流动。通过废气入口211a引入中间壳体211中的废气与中空纤维膜212a的外表面接触，并通过废气出口211b从中间壳体211排出。当废气与中空纤维膜212a的外表面接触时，废气中包含的水分通过中空纤维膜212a传输以加湿沿中空纤维膜212a的内腔流动的空气。
如前所述，盖220在与中间壳体211的内部空间S完全隔离的状态下，必须仅与中空纤维膜212a的内腔进行流体连通。否则，发生由于压力差导致的空气泄漏，由此供应给燃料电池堆的加湿空气量减少，因此燃料电池的发电效率降低。
因此，根据本公开的用于燃料电池的加湿器200还包括通过机械组装方法气密地耦接到加湿模块210的每一端的封装构件230。
由于根据本公开通过封装构件230的机械组装防止中间壳体211与每个盖220之间的空气泄漏，因此可以省略传统的铸造工艺(即，将液体树脂注入模具中并使液体树脂硬化的工艺)和额外的密封工艺(即，涂布和使密封剂硬化的工艺)。因此，根据本公开，用于燃料电池的加湿器200的生产时间减少，同时防止中间壳体211与每个盖220之间的空气泄漏，由此可以显著提高其生产率。
此外，由于根据本公开的被配置为防止中间壳211与每个盖220之间的空气泄漏的封装构件230通过机械组装方法耦接到加湿模块210，因此当加湿模块210的某个部分(例如，盒212)出现问题时，可以机械地并因此容易地将封装构件230与加湿模块210分离并且仅修理或更换有问题的部分。因此，根据本公开，可以显著降低用于燃料电池的加湿器200的维护费用。
根据本公开的封装构件230包括封装部231以及围绕封装部的边缘部232。根据本公开的封装构件230，即封装部231和边缘部232可以由硬度为10至100肖氏A、优选地30至70肖氏A、更优选地40至60肖氏A的弹性材料(例如，硅胶或橡胶)制成。
封装部231具有孔H，盒212的端部(在本实施例中为固定层212b)可插入该孔H中，并且封装部231被配置为插设在中间壳体211与盒212之间。
封装部231包括主体231a和翼部231b，翼部231b围绕孔H并紧贴于插入到孔H中的盒212的端部。
根据本公开的实施例，如图2(b)所示，翼部231b可以相对于主体231a以预定角度倾斜，使得封装部231在主体231a与翼部231b之间具有第一凹槽G1。
图2(b)示出了封装部231，封装部231被配置为使得翼部231b的一端连接到主体231a的一端。然而，本公开不限于此。翼部231b的一端可以连接到主体231的任何部分。
第一凹槽G1可以形成在封装部231的面对盖220的第一表面和封装部的与第一表面相对的第二表面中的任一个上。然而，考虑到组装方便，第一凹槽G1可以优选地形成在第一表面上。此外，当加湿器具有湿废气在中空纤维膜212a的外部流动并且从外部供应的空气沿着中空纤维膜212a的内腔流动的结构时(即，当盖220的内部压力通常高于中间壳体211的内部压力时)，仅是在第一表面上形成的第一凹槽G1能够使翼部231b被按压并与盒212的端部紧密接触，使得能够确实地避免空气泄露。相比之下，当加湿器具有从外部供应的空气在中空纤维膜212a的外部流动并且湿的废气沿着中空纤维膜212a的内腔流动的结构时(即，当中间壳体211的内部压力通常高于盖220的内部压力时)，可能希望第一凹槽G1形成在第二表面上，因为仅是形成在第二表面上的第一凹槽G1能够使翼部231b被按压并与盒212的末端紧密接触。
另外，由于在根据本公开的封装构件230被组装到加湿模块210之前翼部231b相对于主体231a以预定角度倾斜(即，翼部朝向孔H的中心倾斜)，如图2(b)所示，因此，当盒212的端部插入到孔H中时，翼部231b可以与盒212的端部更紧密地接触。
在根据本公开的封装构件230被组装到加湿模块210之前，第一凹槽G1中翼部231b与主体231a之间的角度θ可以是5°以上且小于90°，优选地为10°至75°，更优选地为15°至60°。当盒212的端部插入到孔H中时，由弹性材料制成的翼部231b可以被推动，由此角度θ可减小，并且翼部231b可以由于其弹力而与盒212的端部更紧密地接触。
由于根据本公开的翼部231b是有弹性的，因此翼部可以执行振动吸收功能，因此可以防止由于振动对加湿器的损坏。
为了防止在封装构件230与盒212之间形成间隙从而防止空气经由该间隙的空气泄漏，优选地，封装部231的孔H和翼部231b中的每一个具有与插入到孔H中的盒212的端部的形状相对应的形状。例如，当插入到孔H中的盒212的端部为固定层212b时，如在本实施例中，封装部231的孔H和翼部231b需要设计成与固定层212b的形状相对应，固定层212b的形状由铸造过程中使用的模具确定。
为了防止在封装构件230与中间壳体211之间形成间隙从而防止经由该间隙的空气泄漏，边缘部232可以设置有第二凹槽G2，中间壳体211的端部的至少一部分插入到第二凹槽G2中。第二凹槽G2可以形成在与封装构件的形成有第一凹槽G1的表面相对的封装构件230的表面上。
例如，如图2(c)所示，中间壳体211的一端的整体可以插入到边缘部232的第二凹槽G2中。
可替换地，如图3(a)所示，中间壳体211的一端可以包括外缘211d和内缘211e，在外缘211d与内缘211e之间设置凹槽MG，并且仅是中间壳体211的内缘211e可以插入到边缘部232的第二凹槽G2中。此时，边缘部232的邻接第二凹槽G2的外缘232a插入到中间壳体211的凹槽MG中。这种接合结构更可靠地防止经由封装构件230和中间壳体211的空气泄露。
作为另一种选择，如图3(b)所示，中间壳体211的一端可以包括外缘211d和内缘211e，在外缘211d与内缘211e之间设置凹槽MG，边缘部232的外突出部232b可以插入到中间壳体211的凹槽MG中。
在下文中，将参照图4描述根据本公开的第二实施例的、包括根据本公开的第一实施例的封装构件230的用于燃料电池的加湿器300。
如图4所示，根据本公开的第二实施例的用于燃料电池的加湿器300与上述的根据第一实施例的用于燃料电池的加湿器200基本上相同，除了(i)中间壳体211的内部空间被隔板211c分隔成第一空间S1和第二空间S2以及(ii)盒212还包括内部壳体212c以外。
内部壳体212c在其每一端处设置有开口，并且中空纤维膜212a设置在内部壳体中。中空纤维膜212a的端部在其中被灌封的固定层212b封闭内部壳体212c的开口。
如图4所示，固定层212b的至少一部分可以位于内部壳体212c的外部，并且封装构件230的翼部231b可以与固定层212b紧密接触。
内部壳体212c具有布置成网状以与第一空间S1进行流体连通的多个孔MH1(以下称为“第一网孔”)以及布置成网状以与第二空间S2进行流体连通的多个孔MH2(以下称为“第二网孔”)。
通过废气入口211a被引入到中间壳体211的第一空间S1中的废气通过第一网孔MH1流入内部壳体212c中并与中空纤维膜212a的外表面接触。随后，已经去除水分的废气通过第二网孔MH2流入第二空间S2中并通过废气出口211c从中间壳体211排出。
上述包括内部壳体212c的盒212不仅可以容易地组装到中间壳体211，而且可以容易地更换。
图5是示意性地示出根据本公开的第三实施例的、包括根据本公开的第一实施例的封装构件230的用于燃料电池的加湿器400的剖视图。
如图5所示，根据本公开的第三实施例的用于燃料电池的加湿器400与上述的根据第二实施例的用于燃料电池的加湿器300基本上相同，除了整个固定层212b位于内部壳体212c中并且封装构件230的翼部231b与内部壳体212c而不是固定层212b紧密接触以外。
图6(a)至图6(c)分别是示意性地示出根据本公开的第四实施例的、包括根据本公开的第二实施例的封装构件530的用于燃料电池的加湿器500的分解透视图、分解剖视图和剖视图。
如图6(a)至图6(c)所示，根据本公开的第四实施例的用于燃料电池的加湿器500与上述的根据第二实施例的用于燃料电池的加湿器300基本上相同，除了(i)加湿模块210包括两个以上的盒212，(ii)封装部231具有两个以上的孔H，盒212分别插入到孔H中，(iii)封装部231包括分别围绕孔H的两个以上的翼部231b，以及(iv)主体231a包括外围部231aa以及孔H之间的至少一个肋231ab以外。
由于各自包括内部壳体212c的多个盒212以彼此间隔开预定距离的方式安装在中间壳体211中，因此废气可以均匀地分配到所有的中空纤维膜212a，并且可以仅选择性地更换有缺陷的盒212中的特定的盒，从而可以进一步降低用于燃料电池的加湿器500的维护费用。
图7是示意性地示出根据本公开的第五实施例的、包括根据本公开的第二实施例的封装构件530的用于燃料电池的加湿器600的剖视图。
如图7所示，根据本公开的第五实施例的用于燃料电池的加湿器600与根据上述第四实施例的用于燃料电池的加湿器500基本上相同，除了每个盒212的固定层212b整体位于与其对应的内部壳体212c中以及封装构件230的翼部231b与内部壳体212c而不是固定层212b紧密接触以外。
图8(a)和图8(b)分别是示意性地示出根据本公开的第三实施例和第四实施例的封装构件230a和530a的剖视图。
根据本公开的第三实施例的封装构件230a与上述的根据第一实施例的封装构件230基本上相同，除了主体231a具有形成在其面向盖220的第一表面以及其与第一表面相对的第二表面中的至少一个上的第三凹槽G3之外。例如，如图8(a)所示，第三凹槽G3可以形成在与封装构件的形成有第一凹槽G1的表面相对的封装构件230a的表面(即，第二表面)上。
类似地，根据本公开的第四实施例的封装构件530a与上述的根据第二实施例的封装构件530基本上相同，除了主体231a(即，外围部231aa和/或肋231ab)具有形成在其面向盖220的第一表面以及其与第一表面相对的第二表面中的至少一个上的第三凹槽G3。例如，如图8(b)所示，第三凹槽G3可以形成在与封装构件的形成有第一凹槽G1的表面相对的封装构件530a的表面(即第二表面)上。
封装构件230a或530a的第三凹槽G3(i)能够使封装构件230a或530a与加湿模块210之间的机械组装容易，(ii)可以在机械组装时向封装构件230a或530a提供弹力，从而提高气密性，并且(iii)可以执行振动吸收功能，从而防止由于振动对设备造成的损坏。
图9(a)和图9(b)分别是示意性地示出根据本公开的第五实施例和第六实施例的封装构件230b和530b的剖视图。
如图9(a)所示，根据本公开的第五实施例的封装构件230b与上述的根据第一实施例的封装构件230基本上相同，除了封装构件还包括插入到主体231a的至少一部分中的加强构件233以外。
类似地，根据本公开的第六实施例的封装构件530b与上述的根据第二实施例的封装构件530基本上相同，除了封装构件还包括插入到主体231a的至少一部分中的加强构件233以外。例如，如图9(b)所示，加强构件233可以插入到主体231a的肋231ab中，该肋具体地是可变形的。此外，虽然未示出，但是加强构件233可以嵌入到主体231a的外围部231aa以及肋231ab中。
封装构件230b或530b的封装部231和边缘部232可以由第一硬度为10至100肖氏A、优选为30至70肖氏A、更优选为40至60肖氏A的的弹性材料制成(例如，硅树脂或橡胶)，并且加强构件233可以具有高于第一硬度的第二硬度。例如，加强构件233可以由金属、热塑性树脂或热固性树脂制成。
硬度高于封装构件230b或530b的硬度的加强构件233防止当封装构件230b或530b被机械组装到加湿模块210时或在加湿器的工作过程中主体231a变形，从而可以更可靠地防止空气泄漏。
图10(a)和图10(b)分别是示意性地示出根据本公开的第七实施例和第八实施例的封装构件的剖视图。
根据本公开的第七实施例的封装构件230c与上述的根据第一实施例的封装构件230基本上相同，除了翼部231b从主体231a朝向孔H的中心突出之外。即，如图10(a)所示，根据本公开的第七实施例的翼部231b从主体231a的内周面朝向孔H的中心垂直地突出。
类似地，如图10(b)所示，根据本公开的第八实施例的封装构件530c与上述的根据第二实施例的封装构件530基本上相同，除了翼部231b从主体231a(即，外围部231aa和肋231ab)朝向孔H的中心突出之外。也就是说，根据本公开的第八实施例的翼部231b中的每一个从外围部231aa和/或肋231ab的内周面朝向孔H中的相应的一个孔的中心垂直地突出。
由于翼部231b从主体231a朝向孔H的中心垂直地突出，所以由弹性材料制成的翼部231b可以在盒212的端部插入到孔H中时变形，由此可以减小翼部的体积，因此翼部231b可以由于其弹力而与盒212的端部更紧密地接触。
图11(a)和图11(b)分别是示意性地示出根据本公开的第九实施例和第十实施例的封装构件的剖视图。
如图11(a)所示，根据本公开的第九实施例的封装构件230d与上述的根据第一实施例的封装构件230基本上相同，除了翼部231b包括在孔H的中心轴方向上并排设置的第一子翼部231ba和第二子翼部231bb以及第一子翼部231ba和第二子翼部231bb均朝向孔H的中心突出之外。翼部231b还可以包括在孔H的中心轴方向上平行于第一子翼部231ba和第二子翼部231bb布置的至少一个第三子翼部(未示出)，第三子翼部朝向孔H的中心突出。
类似地，如图11(b)所示，根据本公开的第十实施例的封装构件530d与上述的根据第二实施例的封装构件530基本上相同，除了翼部231b中的每一个包括在孔H的相应的一个孔的中心轴方向上并排布置的第一子翼部231ba和第二子翼部231bb以及第一子翼部231ba和第二子翼部231bb均从主体231a(即，外围部231aa和肋231ab)朝向孔H的中心突出以外。根据本公开的第十实施例的翼部231b中的每一个还可以进一步包括在孔H的相应的一个孔的中心轴方向上平行于第一子翼部231ba和第二子翼部231bb布置的至少一个第三子翼部(未示出)，第三子翼部朝向孔H的中心突出。
图12(a)和图12(b)分别是示意性地示出根据本公开的第十一实施例和第十二实施例的封装构件的剖视图。
如图12(a)所示，根据本公开的第十一实施例的封装构件230d与上述的根据第一实施例的封装构件230基本上相同，除了翼部231b包括在孔H的中心轴方向上并排布置的第一子翼部231ba和第二子翼部231bb，第一子翼部和第二子翼部中的一个(图12(a)中的第一子翼部231ba)从主体231a朝向孔H的中心突出，以及另一子翼部(图12(a)中的第二子翼部231bb)相对于主体231a以预定角度(例如5°以上且小于90°)倾斜之外。翼部231b还可以包括在孔H的中心轴方向上平行于第一子翼部231ba和第二子翼部231bb布置的至少一个第三子翼部(未示出)，第三子翼部朝向孔H的中心突出或相对于主体231a以预定角度倾斜。
类似地，如图12(b)所示，根据本公开的第十二实施例的封装构件530e与上述的根据第二实施例的封装构件530基本上相同，除了翼部231b中的每一个包括在孔H的相应的一个孔的中心轴方向上并排布置的第一子翼部231ba和第二子翼部231bb，第一子翼部和第二子翼部中的一个(图12(b)中的第一子翼部231ba)从主体231a朝向孔H的中心突出，以及另一子翼部(图12(b)中的第二子翼部231bb)相对于主体231a以预定角度(例如5°以上且小于90°)倾斜以外。根据本发明的第十二实施例的翼部231b中的每一个还可以进一步包括在孔H的相应的一个孔的中心轴方向上平行于第一子翼部231ba和第二子翼部231bb布置的至少一个第三子翼部(未示出)，第三子翼部朝向孔H的中心突出或相对于主体231a以预定角度倾斜。
在上述的第十一实施例和第十二实施例中，从主体231a朝向孔H的中心突出的第一子翼部231ba可以设置为面向第二子翼部231bb与主体231a之间的第一凹槽G1，如图11(a)和图11(b)所示。然而，第一子翼部231ba和第二子翼部231bb的位置可以互换。
根据本公开的第九实施例至第十二实施例，可以通过彼此间隔开预定距离的第一子翼部231ba和第二子翼部231bb实现双重封装，因此可以更可靠地防止气体泄漏。
应当理解，上述的本公开的各个实施例的特征可以使用任意的方法组合而衍生出实施例的各种变型，衍生出的变型也落入本公开的权利要求的范围内。例如，根据本公开的第三实施例和第四实施例的封装构件230a和530a中的每一个还可以包括根据第五实施例或第六实施例的加强构件233，并且根据本公开的第七实施例至第十二实施例的封装构件230c、530c、230d、530d、230e和530e中的每一个还可以包括根据第三实施例至第六实施例的第三凹槽G3和/或加强构件233。

Claims (33)

1.一种用于燃料电池的加湿器，所述加湿器包括：
加湿模块，所述加湿模块被配置为使用从燃料电池堆排出的废气中的水分来加湿从外部供应的空气；以及
盖，所述盖耦接到所述加湿模块的一端，其中，
所述加湿模块包括：
中间壳体；以及
至少一个盒，所述至少一个盒设置在所述中间壳体中，所述盒包括多个中空纤维膜，并且
所述加湿器还包括封装构件，所述封装构件通过机械组装方法而气密地耦接到所述加湿模块的一端，使得所述盖仅与所述中空纤维膜进行流体连通。
2.根据权利要求1所述的加湿器，其中，所述封装构件包括：
封装部，所述封装部具有孔，所述盒的端部插入到所述孔中，所述封装部插设在所述中间壳体与所述盒之间；以及
边缘部，所述边缘部围绕所述封装部。
3.根据权利要求2所述的加湿器，其中，所述封装部包括：
主体；以及
翼部，所述翼部围绕所述孔并且紧贴插入到所述孔中的所述盒的所述端部。
4.根据权利要求3所述的加湿器，其中，所述翼部相对于所述主体以预定角度倾斜，使得所述封装部在所述主体与所述翼部之间具有第一凹槽。
5.根据权利要求4所述的加湿器，其中，
所述封装部具有面向所述盖的第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，并且
所述第一凹槽形成在所述第一表面上。
6.根据权利要求3所述的加湿器，其中，所述翼部从所述主体朝向所述孔的中心突出。
7.根据权利要求3所述的加湿器，其中，所述翼部包括在所述孔的中心轴方向上并排布置的第一子翼部和第二子翼部。
8.根据权利要求7所述的加湿器，其中，所述第一子翼部和所述第二子翼部中的每一个从所述主体朝向所述孔的中心突出。
9.根据权利要求7所述的加湿器，其中，
所述第一子翼部和所述第二子翼部中的一个从所述主体朝向所述孔的中心突出，并且
所述第一子翼部和所述第二子翼部中的另一个相对于所述主体以预定角度倾斜。
10.根据权利要求3所述的加湿器，其中，所述孔和所述翼部中的每一个具有与插入到所述孔中的所述盒的所述端部的形状相对应的形状。
11.根据权利要求3所述的加湿器，其中，所述边缘部具有第二凹槽，所述中间壳体的端部的至少一部分插入到所述第二凹槽中。
12.根据权利要求11所述的加湿器，其中，
所述主体具有面向所述盖的第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，并且
所述主体具有形成在所述第一表面和所述第二表面中的至少一个上的第三凹槽。
13.根据权利要求3所述的加湿器，其中，
所述封装部和所述边缘部中的每一个具有10肖氏A至100肖氏A的第一硬度，并且
所述封装构件还包括插入到所述主体的至少一部分中的加强构件，所述加强构件具有高于所述第一硬度的第二硬度。
14.根据权利要求3所述的加湿器，其中，
所述加湿模块包括两个以上的盒，
所述封装部具有两个以上的孔，所述盒分别插入到所述两个以上的孔中，
所述封装部包括分别围绕所述孔的两个以上的翼部，并且
所述主体包括：
外围部；以及
至少一个肋，所述至少一个肋在所述孔之间。
15.根据权利要求14所述的加湿器，其中，
所述封装构件具有面向所述盖的第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，
所述边缘部具有第二凹槽，所述中间壳体的端部的至少一部分插入到所述第二凹槽中，所述第二凹槽形成在所述第二表面上，并且
所述肋具有形成在所述第一表面和所述第二表面中的至少一个上的第三凹槽。
16.根据权利要求14所述的加湿器，其中，
所述封装部和所述边缘部中的每一个具有10肖氏A至100肖氏A的第一硬度，并且
所述封装构件还包括插入到所述主体的至少一部分中的加强构件，所述加强构件具有高于所述第一硬度的第二硬度。
17.根据权利要求16所述的加湿器，其中，所述加强构件插入到所述肋中。
18.根据权利要求3所述的加湿器，其中，所述盒还包括：
内部壳体，在所述内部壳体的端部具有开口，所述多个中空纤维膜设置在所述内部壳体中；以及
固定层，所述多个中空纤维膜的端部被灌封在所述固定层中，所述固定层封闭所述内部壳体的所述开口。
19.根据权利要求18所述的加湿器，其中，
所述固定层的至少一部分位于所述内部壳体的外侧，并且
所述翼部与所述固定层紧密接触。
20.根据权利要求18所述的加湿器，其中，
整个所述固定层位于所述内部壳体的内部，并且
所述翼部与所述内部壳体紧密接触。
21.一种用于加湿器的封装构件，所述封装构件包括中间壳体和设置在所述中间壳体中的至少一个盒，所述盒包括多个中空纤维膜，所述封装构件包括：
封装部，所述封装部具有孔，所述盒的端部能够插入到所述孔中，所述封装部被配置为插设在所述中间壳体与所述盒之间；以及
边缘部，所述边缘部围绕所述封装部，其中，
所述封装部包括：
主体；以及
围绕所述孔的翼部，并且
所述翼部(i)从所述主体朝向所述孔的中心突出或(ii)相对于所述主体以预定角度倾斜使得所述封装部在所述主体与所述翼部之间具有第一凹槽，以便能够与插入到所述孔中的所述盒的所述端部紧密接触。
22.根据权利要求21所述的封装构件，其中，
所述翼部相对于所述主体以预定角度倾斜，并且
所述第一凹槽中所述翼部与所述主体之间的角度是5°以上且小于90°。
23.根据权利要求21所述的封装构件，其中，所述翼部包括在所述孔的中心轴方向并排布置的第一子翼部和第二子翼部。
24.根据权利要求23所述的封装构件，其中，所述第一子翼部和所述第二子翼部中的每一个从所述主体朝向所述孔的中心突出。
25.根据权利要求23所述的封装构件，其中，
所述第一子翼部和所述第二子翼部中的一个从所述主体朝向所述孔的中心突出，并且
所述第一子翼部和所述第二子翼部中的另一个相对于所述主体以预定角度倾斜。
26.根据权利要求21所述的封装构件，其中，所述边缘部具有第二凹槽，所述中间壳体的端部的至少一部分能够插入所述第二凹槽中。
27.根据权利要求26所述的封装构件，其中，
所述翼部相对于所述主体以预定角度倾斜，
所述封装构件具有第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，
所述第一凹槽形成在所述第一表面上，并且
所述第二凹槽形成在所述第二表面上。
28.根据权利要求27所述的封装构件，其中，所述主体具有形成在所述第一表面和所述第二表面中的至少一个上的第三凹槽。
29.根据权利要求21所述的封装构件，其中，
所述封装部和所述边缘部中的每一个具有10肖氏A至100肖氏A的第一硬度，并且
所述封装构件还包括插入到所述主体的至少一部分中的加强构件，所述加强构件具有高于所述第一硬度的第二硬度。
30.根据权利要求21所述的封装构件，其中，
所述封装部具有两个以上的孔，两个以上的盒能够分别插入到所述两个以上的孔中，
所述封装部包括分别围绕所述孔的两个以上的翼部，并且
所述主体包括：
外围部；以及
至少一个肋，所述至少一个肋位于所述孔之间。
31.根据权利要求30所述的封装构件，其中，
所述封装构件具有形成有所述第一凹槽的第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，
所述边缘部具有第二凹槽，所述中间壳体的端部的至少一部分能够插入到所述第二凹槽中，所述第二凹槽形成在所述第二表面上，并且
所述肋具有形成在所述第一表面和所述第二表面中的至少一个上的第三凹槽。
32.根据权利要求30所述的封装构件，其中，
所述封装部和所述边缘部中的每一个具有10肖氏A至100肖氏A的第一硬度，并且
所述封装构件还包括插入到所述主体的至少一部分中的加强构件，所述加强构件具有高于所述第一硬度的第二硬度。
33.根据权利要求32所述的封装构件，其中，所述加强构件插入到所述肋中。
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