CN115668560A - 用于燃料电池的加湿器 - Google Patents

Abstract

本发明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。

Description

用于燃料电池的加湿器

技术领域

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。

背景技术

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。

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。

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)。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

发明内容

技术问题

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。

技术方案

为了实现上述目的，本公开可以包括下面构造。

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。

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。

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。

有益效果

根据本公开，可以达到下面的效果。

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

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。

图2是常规中空纤维膜的示意性剖视图。

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。

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-I截取的示意性分解剖视图。

图5是根据本公开的用于燃料电池的加湿器沿图3的线I-I截取的示意性结合剖视图。

图6是示出根据本公开的用于燃料电池的加湿器中的第一中空纤维膜的截面的示意性放大侧面剖视图。

图7是示出根据本公开的用于燃料电池的加湿器中的第二中空纤维膜的截面的示意性放大侧面剖视图。

图8是根据本公开的用于燃料电池的加湿器中的筒体的示意性平面图。

图9是根据本公开的用于燃料电池的加湿器中的筒体沿图8的线II-II截取的示意性侧面剖视图。

图10是根据本公开的用于燃料电池的加湿器中的筒体的示意性底视图。

图11是根据本公开的用于燃料电池的加湿器中的筒体沿图10的线III-III截取的示意性侧面剖视图。

图12是示出了其中在根据本公开的用于燃料电池的加湿器中两个筒体与中间壳体结合的一个实施方案的示意性分解透视图。

图13是示出了其中在根据本公开的用于燃料电池的加湿器中三个筒体与中间壳体结合的一个实施方案的示意性分解透视图。

具体实施方式

下文中，将参照附图详细地描述根据本公开的用于燃料电池的加湿器的实施方案。图6和图7是分别示出第一中空纤维膜和第二中空纤维膜沿图8的线II-II截取的侧面剖视图。图9和图11中省略了中空纤维膜，并且中空纤维膜可以设置在用圆点画阴影线的部分中。

参照图3至图5，根据本公开的用于燃料电池的加湿器1被配置为使用从燃料电池堆叠体(未示出)排出的湿气体加湿从外部供应的干气体。所述干气体可以是燃料气或空气。所述干气体可以由所述湿气体加湿，然后供应至燃料电池堆叠体。根据本公开的用于燃料电池的加湿器1包括：加湿模块2，其配置为加湿所述干气体；第一封盖3，其与加湿模块2的一端结合；和第二封盖4，其与加湿模块2的另一端结合。

参照图3至图5，加湿模块2加湿从外部供应的干气体。第一封盖3可以与加湿模块2的一端结合。第二封盖4可以与加湿模块2的另一端结合。第一封盖3可以将干气体输送至加湿模块2。在这种情况下，第二封盖4可以将通过加湿模块2中的湿气体加湿的干气体输送至燃料电池堆叠体。第一封盖3可以将湿气体输送至加湿模块2。在这种情况下，在加湿模块2中加湿干气体之后，第二封盖4可以将湿气体排出至外部。

加湿模块2包括中间壳体21和中空纤维膜束22。

中间壳体21被配置为容纳中空纤维膜束22。中空纤维膜束22可以设置在中间壳体21中。中间壳体21的相对两端是开口的。在这种情况下，可以在中间壳体21中形成容纳孔211。容纳孔211可以形成为沿第一轴方向(X轴方向)延伸通过中间壳体21。第一轴方向(X轴方向)是与中间壳体21的纵向平行的轴向。

在中间壳体21的一侧21a处可以形成第一进气口212和第一出气口213。

第一进气口212可以使得湿气体或干气体能够引入到中间壳体21中。第一出气口213可以使得湿气体或干气体能够从中间壳体21中排出。第一进气口212和第一出气口213可以在第一轴方向(X轴方向)上彼此间隔开地设置。第一进气口212、第一出气口213和中间壳体21可以一体地形成。

当湿气体流动通过第一进气口212和第一出气口213时，湿气体可以通过第一进气口212引入到中间壳体21中，并且可以与中空纤维膜束22的外表面接触。在该过程中，湿气体中包含的水分可以通过中空纤维膜束22传输，由此，沿中空纤维膜束22的中空流动的干气体可以被加湿。加湿后的干气体可以从中空纤维膜束22中排出，然后可以供应至燃料电池堆叠体。加湿干气体之后，湿气体可以通过第一出气口213从中间壳体21中排出。第一进气口212可以连接至燃料电池堆叠体，以便向其供应湿气体。在这种情况下，湿气体可以是从燃料电池堆叠体中排出的废气。

当干气体流动通过第一进气口212和第一出气口213时，干气体可以通过第一进气口212引入到中间壳体21中，并且可以与中空纤维膜束22的外表面接触。在该过程中，沿中空纤维膜束22的中空流动的湿气体中的水分可以通过中空纤维膜束22传输，由此，引入到中间壳体21中的干气体可以被加湿。加湿后的干气体可以通过第一出气口213从中间壳体21中排出，然后可以供应至燃料电池堆叠体。加湿干气体之后，湿气体可以从中空纤维膜束22中排出，然后可以通过第二封盖4排出至外部。第一封盖3可以连接至燃料电池堆叠体，以便向其供应湿气体。在这种情况下，湿气体可以是从燃料电池堆叠体中排出的废气。

中空纤维膜束22容纳在中间壳体21中。中空纤维膜束可以包括多个中空纤维膜。中空纤维膜束22可以沿中间壳体21的纵向容纳在中间壳体21中。

参照图3至图5，第一封盖3与加湿模块2的一端结合。第一封盖3与加湿模块2之间的空间可以由树脂层密封。

参照图3至图5，第二封盖4与加湿模块2的另一端结合。第二封盖4可以与加湿模块2的另一端结合，以便在第一轴方向(X轴方向)上与第一封盖3间隔开。第二封盖4与加湿模块2之间的空间可以由树脂层密封。

此处，根据本公开的用于燃料电池的加湿器1可以实施为通过中空纤维膜束22改善加湿性能。

参照图3至图6，中空纤维膜束22可以包括第一中空纤维膜22a。

第一中空纤维膜22a可以包括第一中空221a。第一中空221a可以形成为沿第一中空纤维膜22a的纵向延伸通过第一中空纤维膜22a。第一中空221a的中心C11偏离了第一中空纤维膜22a的中心C12。因此，第一中空纤维膜22a的膜厚度在第一中空纤维膜22a的厚度方向上可以是不均匀的。第一中空纤维膜22a的膜厚度可以是指第一中空纤维膜22a的面向第一中空221a的内表面与第一中空纤维膜22a的外表面之间的长度。第一中空221a的中心C11可以是指与第一中空纤维膜22a的整个内表面相距相同距离的点。第一中空纤维膜22a的中心C12可以是指与第一中空纤维膜22a的整个外表面相距相同距离的点。

由于第一中空221a的中心C11偏离，因此，第一中空纤维膜22a的膜厚度是不均匀的，第一中空纤维膜22a被实施为使得通过其相对大的膜厚度的部分来增强耐久性，并且通过其相对小的膜厚度的部分来改善加湿性能。因此，根据本公开的用于燃料电池的加湿器1被实施为使用第一中空纤维膜22a以便确保加湿性能和耐久性两者。中空纤维膜束22可以包括多个第一中空纤维膜22a。在这种情况下，各个第一中空纤维膜22a可以独立地包括第一中空221a。根据本公开的用于燃料电池的加湿器1可以以其中构成中空纤维膜束22的所有中空纤维膜的膜厚度是不均匀的结构来实施，如在第一中空纤维膜22a中那样。根据本公开的用于燃料电池的加湿器1可以以其中构成中空纤维膜束22的中空纤维膜的一部分的膜厚度是不均匀的结构来实施，如在第一中空纤维膜22a中那样。

第一中空221a的中心C11可以朝向中间壳体21的另一侧21b(如图3中所示)而偏离第一中空纤维膜22a的中心C12。中间壳体21的另一侧21b是与中间壳体21的一侧21a相对的一侧。由于第一中空221a的中心C11可以朝向中间壳体21的另一侧21b而偏离第一中空纤维膜22a的中心C12，因此，第一中空纤维膜22a的具有相对大的膜厚度的一侧22a′可以设置为面向中间壳体21的一侧21a。在这种情况下，第一中空纤维膜22a的具有相对小的膜厚度的另一侧22a″可以设置为面向中间壳体21的另一侧21b。因此，可以在第一进气口212侧设置第一中空纤维膜22a的较厚部分。因此，在根据本公开的用于燃料电池的加湿器1中，可以降低第一中空纤维膜22a由于通过第一进气口212引入的湿气体或干气体的压力而被损坏或破坏的危险。此外，由于第一中空纤维膜22a的另一侧22a″被形成为比第一中空纤维膜22a的一侧22a′更薄，因此，可以在中间壳体21的内侧设置第一中空纤维膜22a的较薄部分。因此，在根据本公开的用于燃料电池的加湿器1中，可以利用中间壳体21内侧的湿气体来改善加湿性能。在这种情况下，通过第一进气口212引入的湿气体或干气体的压力没有直接施加于第一中空纤维膜22a的另一侧22a″。因此，根据本公开的用于燃料电池的加湿器1可以实施为使用第一中空纤维膜22a以便确保加湿性能和耐久性两者。与第一中空纤维膜22a的另一侧22a″相比，第一中空纤维膜22a的一侧22a′可以设置为偏向于第一方向(由箭头FD指示的方向)。在这种情况下，第一中空221a的中心C11可以设置为在第二方向(由箭头SD指示的方向)上与第一中空纤维膜22a的中心C12间隔开。第二方向(由箭头SD指示的方向)与第一方向(由箭头FD指示的方向)是相反的方向。

第一中空纤维膜22a的最大膜厚度与最小膜厚度之间的差可以为10μm至100μm。第一中空纤维膜22a的一侧22a′可以是第一中空纤维膜22a的最大厚度部分。第一中空纤维膜22a的另一侧22a″可以是第一中空纤维膜22a的最小厚度部分。在下面的描述中，第一中空纤维膜22a的最大厚度部分被定义为第一中空纤维膜22a的第一膜厚度T11，并且第一中空纤维膜22a的最小厚度部分被定义为第一中空纤维膜22a的第二膜厚度T12。

如果第一中空纤维膜22a的第二膜厚T12与第一中空纤维膜22a的第一膜厚T11之间的差小于10μm，则难以通过相对大的膜厚度的部分增强耐久性和通过相对小的膜厚度的部分改善加湿性能。如果第一中空纤维膜22a的第二膜厚度T12与第一中空纤维膜22a的第一膜厚度T11之间的差超过100μm，则相对小的膜厚度的部分的耐久性会过度削弱，因此，相对小的膜厚度的部分被损坏或迫坏的风险高。考虑到这一点，第一中空纤维膜22a可以实施为使得第二膜厚度T12与第一膜厚度T11之间的差为10μm至100μm，由此，可以通过相对大的膜厚度的部分增强耐久性和通过相对小的膜厚度的部分改善加湿性能。

第一中空纤维膜的最小膜厚度可以实施为60μm以上。在这种情况下，第一中空纤维膜22a的第二膜厚度T12可以实施为60μm以上。如果第一中空纤维膜22a的第二膜厚度T12小于60μm，则可以通过第一中空纤维膜22a的具有第二膜厚度T12的部分进一步改善加湿性能；然而，具有第二膜厚度T12的部分的耐久性会过度削弱，由此，具有第二膜厚度的部分被损坏或迫坏的风险高。考虑到这一点，第一中空纤维膜22a可以实施为使得第二膜厚度T12为60μm以上，由此，可以通过具有第二膜厚度T12的部分改善加湿性能，并且可以实施为具有第二膜厚度T12的部分以便表现出足够的耐久性而不被轻易损坏或破坏。

第一中空纤维膜22a可以包括第一中空纤维主体222a。

第一中空纤维主体222a容纳在中间壳体21中。第一中空纤维主体222a可以对应于确定第一中空纤维膜22a的整体外部外观的部分。第一中空纤维主体222a可以形成为在其纵向上具有长的长度的圆柱形。当第一中空纤维膜22a容纳在中间壳体21中时，第一中空纤维主体222a的纵向可以是与第一轴方向(X轴方向)平行的方向。

第一中空221a可以形成为沿第一中空纤维主体222a的纵向延伸通过第一中空纤维主体222a。干气体在沿第一中空221a流动的同时可以被第一中空纤维主体222a外部的湿气体加湿。湿气体可以在沿第一中空221a流动的同时加湿第一中空纤维主体222a外部的干气体。第一中空221a可以形成为在其纵向上具有长的长度的圆柱形。当第一中空纤维膜22a容纳在中间壳体21中时，第一中空221a的纵向可以是与第一轴方向(X轴方向)平行的方向。

第一中空221a的中心C11可以与第一中空纤维主体222a的中心间隔开，以便偏离中心。第一中空纤维主体222a的中心可以位于与第一中空纤维膜22a的中心C12相同的位置处。如上所述，由于第一中空纤维膜22a的第一中空221a以偏离中心的方式形成，因此，其膜厚度可以是不均匀的。因此，在根据本公开的用于燃料电池的加湿器1中，仅通过以偏离中心的方式形成第一中空221a，膜厚度可以是不均匀的，由此可以改善制造第一中空纤维膜22a的容易性以便具有不均匀的膜厚度。

第一中空221a的中心C11可以被设置为在第二方向(由箭头SD指示的方向)上与第一中空纤维主体222a的中心间隔开。因此，第一中空221a可以形成为在第二方向(由箭头SD指示的方向)上偏离中心。在这种情况下，第一中空221a可以形成为朝向中间壳体21的另一侧21b偏离中心。因此，第一中空纤维膜22a的具有最大膜厚度的一侧22a′可以被设置为面向中间壳体21的一侧21a。第一中空纤维膜22a的具有最小膜厚度的另一侧22a″可以被设置为面向中间壳体21的另一侧21b。

参照图3至图7，中空纤维膜束22可以包括第二中空纤维膜22b。

第二中空纤维膜22b可以包括第二中空221b。第二中空221b可以形成为以便沿第二中空纤维膜22b的纵向延伸通过第二中空纤维膜22b。第二中空221b的中心C21可以位于与第二中空纤维膜22b的中心C22相同的位置处。因此，第二中空纤维膜22b的膜厚度在第二中空纤维膜22b的厚度方向上可以是均匀的。第二中空纤维膜22b的膜厚度可以是指第二中空纤维膜22b的面向第二中空221b的内表面与第二中空纤维膜22b的外表面之间的长度。由于第二中空纤维膜22b的膜厚度是均匀的，因此，第二中空纤维膜22b被实施以便表现出整体均匀的耐久性和均匀的加湿性能。第二中空221b的中心C21可以是指与第二中空纤维膜22b的整个内表面相距相同距离的点。第二中空纤维膜22b的中心C22可以是指与第二中空纤维膜22b的整个外表面相距相同距离的点。中空纤维膜束22可以包括多个第二中空纤维膜22b。在这种情况下，各个第二中空纤维膜22b可以独立地包括第二中空221b。

第二中空纤维膜22b可以设置为比第一中空纤维膜22a更靠近中间壳体21的一侧21a。因此，第二中空纤维膜22b可以设置为比第一中空纤维膜22a更靠近第一进气口212。在这种情况下，第二中空纤维膜22b可以设置在第一中空纤维膜22与第一进气口212之间。因此，根据本公开的用于燃料电池的加湿器1可以实现下面的操作和效果。

首先，当构成中空纤维膜束22的所有中空纤维膜以各自的膜厚度不均匀的结构实施时(如在第一中空纤维膜22a中那样)，第一中空纤维膜22a的相对大的膜厚度的部分必须设置在与第一进气口212邻近的区域中，以便面向第一进气口212。其原因是，如果将相对小的膜厚度的部分设置为面向第一进气口212，则第一中空纤维膜22a被通过第一进气口212引入的湿气体或干气体的压力损坏或破坏的风险高。因此，在与第一进气口212邻近的区域中，第一中空纤维膜22a的设置方向必须准确对齐，从而会增加将中空纤维膜束22容纳在中间壳体21中的时间。

其次，当构成中空纤维膜束22的中空纤维膜的一部分以各自的膜厚度不均匀的结构实施时(如在第一中空纤维膜22a中那样)，并且构成中空纤维膜束22的中空纤维膜的一部分以各自的膜厚度是均匀的结构实施时(如在第二中空纤维膜22b中那样)，则第二中空纤维膜22b可以设置在与第一进气口212邻近的区域中，并且第一中空纤维膜22a可以设置在与第一进气口212间隔开的区域中。因此，第二中空纤维膜22b可以被实施为以便表现出整体均匀的耐久性，因此，第二中空纤维膜可以容纳在中间壳体21中，而无论其设置方向如何。此外，由于第一中空纤维膜22a设置在与第一进气口212间隔开的区域中，因此，第一中空纤维膜不直接受到通过第一进气口212引入的湿气体或干气体的压力的影响。因此，第一中空纤维膜22a也可以容纳在中间壳体21中，而无论其设置方向如何。因此，无需准确对齐全部的第二中空纤维膜22b和第一中空纤维膜22a的设置方向，从而可以缩短将中空纤维膜束22容纳在中间壳体21中的时间，并且可以改善将中空纤维膜束22容纳在中间壳体21中的容易性。

第二中空纤维膜22b的一侧22b′可以设置为面向第一进气口212。第二中空纤维膜22b的一侧22b′可以定义为第一膜厚度T21(如图7中所示)。第二中空纤维膜的第一膜厚度T21可以是指第二中空纤维膜22b在其一侧22b′处的内表面与外表面之间的长度。第二中空纤维膜22b的另一侧22b″可以定义为第二膜厚度T22(如图7中所示)。第二中空纤维膜22b的第二膜厚度T22可以是指第二中空纤维膜22b在其另一侧22b″处的内表面与外表面之间的长度。第二中空纤维膜22b的另一侧22b″和第二中空纤维膜22b的一侧22b′可以设置在相对侧。第二中空纤维膜22b的第一膜厚度T21和第二中空纤维膜22b的第二膜厚度T22可以彼此相等。

第二中空纤维膜22b可以包括第二中空纤维主体222b。

第二中空纤维主体222b容纳在中间壳体21中。第二中空纤维主体222b可以对应于确定第二中空纤维膜22b的整体外部外观的部分。第二中空纤维主体222b可以形成为在其纵向上具有长的长度的圆柱形。当第二中空纤维膜22b容纳在中间壳体21中时，第二中空纤维主体222b的纵向可以是与第一轴方向(X轴方向)平行的方向。

第二中空221b可以形成为沿第二中空纤维主体222b的纵向延伸通过第二中空纤维主体222b。干气体可以在沿第二中空221b流动的同时被第二中空纤维主体222b外部的湿气体加湿。湿气体可以在沿第二中空221b流动的同时加湿第二中空纤维主体222b外部的干气体。第二中空221b可以形成为在其纵向上具有长的长度的圆柱形。当第二中空纤维膜22b容纳在中间壳体21中时，第二中空221b的纵向可以是与第一轴方向(X轴方向)平行的方向。

第二中空221b的中心C21和第二中空纤维主体222b的中心可以位于相同的位置。第二中空纤维主体222b的中心可以是指与第二中空纤维膜22b的整个外表面相距相同距离的点。如上所述，由于第二中空221b的中心C21和第二中空纤维主体222b的中心位于相同位置，因此，第二中空纤维膜22b的膜厚度可以是均匀的。

此处，中空纤维膜束22可以直接容纳在中间壳体21中，或者可以通过包括在加湿模块2中的至少一个筒体23容纳在中间壳体21中。

参照图3至图9，筒体23可以设置在中间壳体21中。中空纤维膜束22可以与筒体23结合以便模块化。因此，中空纤维膜束22可以通过将筒体23与中间壳体21结合的过程容纳在中间壳体21中。因此，在根据本公开的用于燃料电池的加湿器1中，中空纤维膜束22的安装、分离和更换的容易性可以得到改善。

筒体23可以包括内壳231。

内壳231具有在其末端形成的开口，并且中空纤维膜束22容纳在所述内壳中。中空纤维膜束22可以设置在内壳231中以便模块化。中空纤维膜束22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、聚酯酰亚胺树脂或它们中的两种或更多种的混合物制成的聚合物膜。

筒体23可以包括固定层232和233。

中空纤维膜束22的末端灌封在固定层232和233中，这两层将内壳231的开口封闭。中空纤维膜束22的一端可以通过固定层232固定，中空纤维膜束22的另一端可以通过固定层233固定。中空纤维膜束22的一端和中空纤维膜束22的另一端是指在第一轴方向(X轴方向)上设置在相对侧的两端。固定层232和233各自通过浇铸过程硬化液态树脂如液态聚氨酯树脂来形成。固定层232和233可以将中空纤维膜束22的端部固定至内壳231。

固定层232和233可以形成为不堵塞中空纤维膜束22的中空。因此，从外部供应的干气体或湿气体可以供应至中空纤维膜束22的中空而不被固定层232和233干扰。

筒体23可以包括第二进气口234和第二出气口235。

第二进气口234形成在内壳231中。第二进气口234可以形成在内壳231的一侧。内壳231的一侧和中间壳体21的一侧21a可以设置为面向不同的方向。内壳231的一侧和中间壳体21的一侧21a可以设置为面向相同的方向。第二进气口234可以使得湿气体或干气体能够通过其进入内壳231中。第二进气口234可以形成为穿过内壳231。如图8中所示，第二进气口234可以实施为穿过内壳231形成的多个通孔。在这种情况下，第二进气口234可以包括穿过内壳231的不同部分形成的多个窗口234a。窗口234a可以设置为在第一轴方向(X轴方向)和第二轴方向(Y轴方向)上彼此间隔开，以便形成矩阵。第二轴方向(Y轴方向)是垂直于第一轴方向(X轴方向)的轴向。尽管未示出，第二进气口234可以实施为穿过内壳231形成的单个通孔。

第二出气口235形成在内壳231中。第二出气口235可以形成在内壳231的一侧。第二出气口235可以使得湿气体或干气体能够通过其从内壳231中排出。第二出气口235可以形成为穿过内壳231。如图8中所示，第二出气口235可以实施为穿过内壳231形成的多个通孔。在这种情况下，第二出气口235可以包括穿过内壳231的不同部分形成的多个窗口235a。窗口235a可以设置为在第一轴方向(X轴方向)和第二轴方向(Y轴方向)上彼此间隔开，以便形成矩阵。尽管未示出，第二出气口235可以实施为穿过内壳231形成的单个通孔。

第二出气口235和第二进气口234可以在第一轴方向(X轴方向)上彼此间隔开设置。因此，湿气体可以通过第一进气口212供应至中间壳体21的内表面与筒体23的外表面之间的空间，可以通过第二进气口234供应至内壳231中，可以与中空纤维膜束22的外表面接触，可以加湿沿中空纤维膜束22的中空流动的干气体，可以通过第二出气口235排出至中间壳体21的内表面与筒体23的外表面之间的空间，并且可以通过第一出气口213从中间壳体21排出。同时，干气体可以通过第一进气口212供应至中间壳体21的内表面与筒体23的外表面之间的空间，可以通过第二进气口234供应至内壳231中，可以与中空纤维膜束22的外表面接触，可以被沿中空纤维膜束22的中空流动的湿气体加湿，可以通过第二出气口235排出至中间壳体21的内表面与筒体23的外表面之间的空间，并且可以通过第一出气口213从中间壳体21排出。

加湿模块2可以包括多个包装构件24和24′。

包装构件24和24′在筒体23与中间壳体21之间进行密封，以防止干气体和湿气体之间的直接混合。包装构件24和24′可以插入在筒体23与中间壳体21之间。在这种情况下，筒体23可以通过在包装构件24和24′中形成的通孔24a和24a′插入。包装构件24和24′可以在第一轴方向(X轴方向)上分别设置在筒体23的相对两端。尽管未示出，树脂层可以分别形成在筒体23的相对两侧来代替包装构件24和24′。树脂层各自可以通过使用浇铸方法硬化液态聚合物如液态聚氨酯树脂来形成。第一封盖3和筒体23之间的空间可以通过包装构件24或树脂层以密封状态与筒体23和中间壳体21之间的空间隔离开。第二封盖4和筒体23之间的空间可以通过包装构件24′或树脂层以密封状态与筒体23和中间壳体21之间的空间隔离开。

此处，第一中空纤维膜22a可以设置在内壳231中。第一中空221a的中心C11可以朝向内壳231的另一侧而偏离第一中空纤维膜22a的中心C12。在这种情况下，第一中空纤维膜22a的一侧22a′可以设置为面向内壳231的一侧。因此，第一中空纤维膜22a的相对大的膜厚度的部分可以设置为面向内壳231的一侧，并且第一中空纤维膜的相对小的膜厚度的部分可以设置为面向内壳231的另一侧。在内壳231中可以设置多个第一中空纤维膜22a。

此处，第二中空纤维膜22b可以设置在内壳231中。第二中空221b的中心C21可以位于与第二中空纤维膜22b的中心C22相同的位置处。在内壳231中可以设置多个第二中空纤维膜22b。

第二中空纤维膜22b可以设置为比第一中空纤维膜22a更靠近内壳231的一侧。因此，第二中空纤维膜22b可以设置为比第一中空纤维膜22a更靠近第二进气口234。在这种情况下，与第一中空纤维膜22a相比，第二中空纤维膜22b可以设置为偏向于第一方向(由箭头FD指示的方向)，并且与第二中空纤维膜22b相比，第一中空纤维膜22a可以设置为偏向于第二方向(由箭头SD指示的方向)。因此，根据本公开的用于燃料电池的加湿器1可以实现下面的操作和效果。

首先，当构成中空纤维膜束22的所有中空纤维膜以其各自的膜厚度是不均匀的结构实施时(如在第一中空纤维膜22a中那样)，各个第一中空纤维膜22a的相对大的膜厚度的部分必须设置在与第二进气口234邻近的第一区域231a(如图9中所示)中以便面向第二进气口234。其原因是，如果将相对小的膜厚度的部分设置为面向第二进气口234，则第一中空纤维膜22a被通过第二进气口234引入的湿气体或干气体的压力损坏或破坏的风险高。因此，在与第二进气口234邻近的区域中，第一中空纤维膜22a的设置方向必须准确对齐，由此会增加将中空纤维膜束22设置在中间壳体231中的时间。

其次，当构成中空纤维膜束22的中空纤维膜的一部分以其各自的膜厚度是不均匀的结构实施(如在第一中空纤维膜22a中那样)，并且构成中空纤维膜束22的中空纤维膜的一部分以其各自的膜厚度是均匀的结构实施(如在第二中空纤维膜22b中那样)时，第二中空纤维膜22b可以设置在与第二进气口234邻近的第一区域231a中，并且第一中空纤维膜22a可以设置在与第二进气口234间隔开的第二区域231b(如图9所示)中。因此，第二中空纤维膜22b可以实施为表现出整体均匀的耐久性，因此，第二中空纤维膜可以与内壳231的内部结合，而无论其设置方向如何。此外，由于第一中空纤维膜22a设置在与第二进气口234间隔开的第二区域231b中，因此，第一中空纤维膜不直接受到通过第二进气口234引入的湿气体或干气体的压力的影响。因此，内壳231中也可以设置第一中空纤维膜22a，而无论其设置方向如何。因此，不需要准确对齐全部的第二中空纤维膜22b和第一中空纤维膜22a的设置方向，从而可以缩短将中空纤维膜束22设置在内壳231中所需要的时间，并且可以改善将中空纤维膜束22设置在内壳231中的容易性。

图9示出了第一区域231a和第二区域231b被实施为具有几乎相同的尺寸；然而，本公开不限于此，并且第一区域231a和第二区域231b可以被实施为具有不同的尺寸。例如，当通过第二进气口234引入的湿气体或干气体的压力高时，第一区域231a可以被实施为具有比第二区域231b大的尺寸。因此，在根据本公开的用于燃料电池的加湿器1中，设置在第一区域231a中的第二中空纤维膜22b的数目增加，由此减少由于通过第二进气口234引入的湿气体或干气体的压力对中空纤维膜束22的损坏或破坏。例如，当通过第二进气口234引入的湿气体或干气体的压力低时，第一区域231a可以被实施为具有比第二区域231b更小的尺寸。因此，在根据本公开的用于燃料电池的加湿器1中，设置在第一区域231a中的第二中空纤维膜22b的数目可以减少，并且同时，设置在第二区域231b中的第一中空纤维膜22a的数目可以增加，由此可以减少由于通过第二进气口234引入的湿气体或干气体的压力对中空纤维膜束22的损坏或破坏，并且可以改善加湿性能。

参照图3至图12，筒体23可以包括第三进气口236和第三出气口237。

第三进气口236形成在内壳231中。第三进气口236可以形成在内壳231的另一侧。第三进气口236和第二出气口235可以设置为彼此面对。第三进气口236可以使湿气体或干气体能够通过其进入内壳231中。第三进气口236可以形成为穿过内壳231。如图10中所示，第三进气口236可以实施为穿过内壳231形成的多个通孔。在这种情况下，第三进气口236可以包括多个穿过内壳231的不同部分形成的窗口236a。窗口236a可以设置为在第一轴方向(X轴方向)和第二轴方向(Y轴方向)上彼此间隔开，以便形成矩阵。第二轴方向(Y轴方向)是垂直于第一轴方向(X轴方向)的轴向。尽管未示出，第三进气口236可以实施为穿过内壳231形成的单个通孔。

第三出气口237形成在内壳231中。第三出气口237可以形成在内壳231的另一侧。第三出气口237和第二进气口234可以设置为彼此面对。第三出气口237可以使湿气体或干气体能够通过其从内壳231中排出。第三出气口237可以形成为穿过内壳231。如图10中所示，第三出气口237可以实施为穿过内壳231形成的多个通孔。在这种情况下，第三出气口237可以包括多个穿过内壳231的不同部分形成的窗口237a。窗口237a可以设置为在第一轴方向(X轴方向)和第二轴方向(Y轴方向)上彼此间隔开，以便形成矩阵。尽管未示出，第三出气口237可以实施为穿过内壳231形成的单个通孔。第三出气口237和第三进气口236可以在第一轴方向(X轴方向)上彼此间隔开地设置。

第二中空纤维膜22b可以设置为比第一中空纤维膜22a更靠近内壳231的一侧和另一侧。因此，第二中空纤维膜22b可以设置为比第一中空纤维膜22a更靠近第二进气口234和第三进气口236。在这种情况下，第一中空纤维膜22a可以设置在设置为与内壳231的一侧邻近的第二中空纤维膜22b，和设置为与内壳231的另一侧邻近的第二中空纤维膜22b之间。因此，第二中空纤维膜22b可以设置在与第二进气口234邻近的第一区域231a和与第三进气口236邻近的第三区域231c各自中(图11中所示)，并且第一中空纤维膜22a可以设置在与第二进气口234和第三进气口236各自间隔开的第二区域231b中。因此，第一中空纤维膜22a可以设置在第一中空纤维膜不直接受到通过各个第二进气口234和第三进气口236引入的湿气体或干气体的压力影响的位置处。因此，根据本公开的用于燃料电池的加湿器1可以实施为以便减少由于通过各个第二进气口234和第三进气口236引入的湿气体或干气体的压力对中空纤维膜束22的损坏或破坏，并且表现出改善的加湿性能。图11示出了第一区域231a、第二区域231b和第三区域231c被实施为具有几乎相同的尺寸；然而，本公开不限于此，并且第二区域231b可以被实施为具有与第一区域231a的尺寸和第三区域231c的尺寸各自不同的尺寸。

参照图12和图13，在根据本公开的用于燃料电池的加湿器1中，在中间壳体21中可以设置两个或更多个筒体23。如图12中所示，在中间壳体21中可以设置两个筒体23和23′。如图13中所示，在中间壳体21中可以设置三个筒体23、23′和23″。尽管未示出，在中间壳体21中可以设置四个或更多个筒体23。

上面描述的本公开不限于上述实施方案和附图，并且对于本公开所属领域的普通技术人员来说是显而易见的是，在不脱离本公开的技术构思内可以进行各种替换、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：

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

设置在所述中间壳体中的至少一个筒体，

所述筒体包括：具有在其每一端形成的开口的内壳，容纳在所述内壳中的中空纤维膜束，

所述内壳在其一侧设置有第二进气口和第二出气口，

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内壳的另一侧偏离所述第一中空纤维膜的中心。

7.根据权利要求6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。

8.根据权利要求6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。

9.根据权利要求6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。

10.根据权利要求9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内壳的所述一侧。

11.根据权利要求9所述的加湿器，其中，

所述内壳在其另一侧设置有第三进气口和第三出气口，并且

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内壳的所述一侧和所述另一侧。

12.根据权利要求6所述的加湿器，其中，两个或更多个筒体设置在所述中间壳体中。

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