CN116670871A - 用于燃料电池的加湿器的筒体和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的筒体，使用从燃料电池堆叠体排出的湿气体来加湿从外部供应的干气体，并且本发明涉及一种用于燃料电池的加湿器，所述用于燃料电池的加湿器的筒体包括：具有在其端部的开口并且包括多个中空纤维膜的内壳体；和形成在所述内壳体中的第一进气口和第一出气口。

Description

用于燃料电池的加湿器的筒体和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，该加湿器配置为向燃料电池供应加湿的气体。
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。
另外，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相同。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或质子交换膜的空气，以便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。
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而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，废气中包含的水分通过中空纤维膜112输送，以加湿沿着中空纤维膜112的中空流动的空气。
近年来，燃料电池已在不同的使用场所使用，从而用于燃料电池的加湿器也需要具有可变的加湿性能。因此，迫切需要开发一种能够具有燃料电池所需要的可变的加湿性能的用于燃料电池的加湿器。
发明内容
技术问题
鉴于以上问题而作出本公开，本公开的一个目的是提供一种用于燃料电池的加湿器的筒体(cartridge)和一种用于燃料电池的加湿器，其能够具有燃料电池所需要的可变的加湿性能。
技术方案
为了实现上面的目的，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，配置为使用从燃料电池堆叠体排出的湿气体来加湿从外部供应的干气体；第一封盖，与所述加湿模块的一端结合；和第二封盖，与所述加湿模块的另一端结合。所述加湿模块可以包括：中间壳体，该中间壳体在其相对两端开口；和至少一个筒体，设置在所述中间壳体中，所述筒体包括多个中空纤维膜。所述筒体可以包括内壳体，该内壳体具有在其端部形成的开口，所述内壳体配置为容纳所述多个中空纤维膜。所述内壳体可以包括：第一进气口，该第一进气口配置为使气体通过其引入；和第一出气口，该第一出气口配置为使气体通过其排出。
在根据本公开的用于燃料电池的加湿器中，所述第一进气口的面积和所述第一出气口的面积可以彼此不相同。
在根据本公开的用于燃料电池的加湿器中，所述内壳体可以包括：引入构件，其中形成有所述第一进气口；排出构件，其中形成有所述第一出气口；和连接构件，设置在所述引入构件和所述排出构件之间。所述连接构件的一端可以与所述引入构件的一端结合，所述连接构件的另一端可以与所述排出构件的一端结合。所述第一进气口可以设置在距所述引入构件的一端的距离和距所述引入构件的另一端的距离彼此不相同的位置处。所述第一出气口可以设置在距所述排出构件的一端的距离和距所述引入构件的另一端的距离彼此不相同的位置处。
根据本公开的用于燃料电池的加湿器的筒体可以是配置为使用从燃料电池堆叠体排出的湿气体来加湿从外部供应的干气体的用于燃料电池的加湿器的筒体，所述筒体包括在其端部形成有开口的内壳体，所述内壳体配置为容纳多个中空纤维膜，并且在所述内壳体中形成有第一进气口和第一出气口。
在根据本公开的用于燃料电池的加湿器的筒体中，所述第一进气口的面积和所述第一出气口的面积可以彼此不相同。
在根据本公开的用于燃料电池的加湿器的筒体中，所述内壳体可以包括：引入构件，其中形成有所述第一进气口；排出构件，其中形成有所述第一出气口；和连接构件，与所述引入构件和所述排出构件的每个结合。所述连接构件的一端可以与所述引入构件的一端结合，所述连接构件的另一端可以与所述排出构件的一端结合。所述第一进气口可以设置在距所述引入构件的一端的距离和距所述引入构件的另一端的距离彼此不相同的位置处。所述第一出气口可以设置在距所述排出构件的一端的距离和距所述排出构件的另一端的距离彼此不相同的位置处。
有益效果
根据本公开，可以达到下面的效果。
实施本公开以便根据气体停留在内壳体中的过程中的停留时间而具有可变的加湿性能。因此，可以改善多功能性，从而使本公开适用于在各种场所使用的燃料电池。
附图说明
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是根据本公开的用于燃油电池的加湿器的示意性分解透视图。
图3是示出了根据本公开的用于燃料电池的加湿器沿图2的线I-I截取的示意性分解剖视图。
图4是示出了根据本公开的用于燃料电池的加湿器沿图2的线I-I截取的示意性结合剖视图。
图5和图6是根据本公开的用于燃料电池的加湿器的筒体的示意性平面图。
图7和图8是示出了根据本公开的用于燃料电池的加湿器的筒体沿图5的线II-II截取的示意性侧面剖视图。
图9至图14是说明根据本公开的用于燃料电池的加湿器的筒体的实施方案的示意性平面图。
具体实施方式
在下文中，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。根据本公开的用于燃料电池的加湿器可以包括根据本公开的用于燃料电池的加湿器的筒体，因此，在描述根据本公开的用于燃料电池的加湿器的同时也将描述根据本公开的用于燃料电池的加湿器的筒体。
参照图2至图4，根据本公开的用于燃料电池的加湿器1配置为使用从燃料电池堆叠体(未示出)排出的湿气体来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来加湿，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，配置为加湿干气体；第一封盖3，与加湿模块2的一端结合；和第二封盖4，与加湿模块2的另一端结合。
参照图2至图5，所述加湿模块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包括至少一个筒体21和中间壳体22。
筒体21设置在中间壳体22中，并且包括多个中空纤维膜211。中空纤维膜211可以与筒体21结合以便模块化。因此，中空纤维膜211可以通过将筒体21与中间壳体22结合的过程安装在中间壳体22中。因此，在根据本公开的用于燃料电池的加湿器1中，可以改善中空纤维膜211的安装、分离和更换的容易性。筒体21可以实施作为根据本公开的用于燃料电池的加湿器的筒体。
筒体21可以包括内壳体212。
内壳体212具有在其端部形成的开口，并且多个中空纤维膜211容纳在所述内壳体中。中空纤维膜211可以设置在内壳体212中以便模块化。中空纤维膜211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21可以包括固定层213和214。
多个中空纤维膜211的末端灌封在固定层213和214中，这两层将内壳体212的开口封闭。多个中空纤维膜211的一侧可以由固定层213固定，并且多个中空纤维膜211的另一侧可以由固定层214固定。固定层213和214各自通过浇铸工艺，使如液态聚氨酯树脂的液态树脂硬化而形成。固定层213和214可以将多个中空纤维膜211的端部固定至内壳体212。
固定层213和214可以形成为以便不阻塞多个中空纤维膜211的中空。因此，从外部供应的干气体或湿气体可以在不被固定层213和214干扰的情况下供应至中空纤维膜211的中空，并且可以在不被固定层213和214干扰的情况下从中空纤维膜211的中空中排出。
筒体21可以包括第一进气口215和第一出气口216。
第一进气口215形成在内壳体212中。第一进气口215可以使湿气体或干气体通过其引入到内壳体212中。第一进气口215可以形成为穿过内壳体212。
第一出气口216形成在内壳体212中。第一出气口216可以使湿气体或干气体通过其从内壳体212中排出。第一出气口216可以形成为穿过内壳体212。
筒体21与中间壳体22结合。筒体21可以设置在中间壳体22中。中间壳体22的相对两端是开口的。在这种情况下，可以在中间壳体22中形成容纳孔221。容纳孔221可以形成为在第一轴方向(X轴方向)上延伸通过中间壳体22。
在中间壳体22的一个侧面处可以形成第二进气口222和第二出气口223。
第二进气口222可以使湿气体或干气体通过该第二进气口引入到中间壳体22中。第二出气口223可以使湿气体或干气体通过该第二出气口从中间壳体22中排出。第二进气口222和第二出气口223可以在第一轴方向(X轴方向)上彼此间隔开地设置。第二进气口222、第二出气口223和中间壳体22可以一体地形成。
当湿气体流动通过第二进气口222和第二出气口223时，湿气体可以通过第二进气口222供应至中间壳体22的内表面与内壳体212的外表面之间的空间中，可以通过第一进气口215供应至内壳体212中，并且可以与中空纤维膜211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211输送，以加湿沿着中空纤维膜211的中空流动的干气体。加湿的干气体可以从中空纤维膜211中排出，然后可以通过第二封盖4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216排出至内壳体212的外表面与中间壳体22的内表面之间的空间，并且可以通过第二出气口223从中间壳体22中排出。第二进气口222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二进气口222和第二出气口223时，干气体可以通过第二进气口222供应至中间壳体22的内表面与内壳体212的外表面之间的空间，可以通过第一进气口215供应至内壳体212中，并且可以与中空纤维膜211的外表面接触。在该过程中，沿中空纤维膜211的中空流动的湿气体中的水分可以通过中空纤维膜211输送，以加湿引入到内壳体212中的干气体。加湿的干气体可以通过第一出气口216排出至内壳体212的外表面与中间壳体22的内表面之间的空间，可以通过第二出气口223从中间壳体22中排出，并且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211中排出，然后可以通过第二封盖4排出至外部。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。
加湿模块2可以包括多个包装构件23和23′。
包装构件23和23′在筒体21与中间壳体22之间形成气密密封，以便防止干气体和湿气体之间的直接混合。包装构件23和23′可以插入在筒体21与中间壳体22之间。在这种情况下，筒体21可以通过在包装构件23和23′中分别形成的通孔23a和23a′插入。包装构件23和23′可以分别设置在筒体21的相对两侧。尽管未示出，树脂层可以分别形成在筒体21的相对两侧来代替包装构件23和23′。树脂层各自可以通过使用浇铸方法使如液态聚氨酯树脂的液态聚合物硬化来形成。
参照图2至图4，第一封盖3与加湿模块2的一端结合。第一封盖3和筒体21之间的空间可以通过包装构件23或树脂层以气密密封状态与筒体21和中间壳体22之间的空间隔离开。
参照图2至图4，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和筒体21之间的空间可以通过包装构件23′或树脂层以气密密封状态与筒体21和中间壳体22之间的空间隔离开。
此处，根据本公开的用于燃料电池的加湿器1可以如下实施，以便通过筒体21而具有可变的加湿性能。
参照图5至图7，可以按如下实施筒体21的第一进气口215和第一出气口216。
第一进气口215可以形成在内壳体212的一个侧面2120。根据图7，内壳体212的一个侧面2120可以是上表面。第一进气口215可以使湿气体或干气体通过其引入到内壳体212中。如图5和图7中所示，第一进气口215可以由穿过内壳体212而形成的一个通孔来实施。如图6中所示，第一进气口215可以由穿过内壳体212而形成的多个通孔来实施。在这种情况下，第一进气口215可以包括穿过内壳体212的不同部分而形成的多个窗口215a。窗口215a可以在第一轴方向(X轴方向)和第二轴方向(Y轴方向)上设置为彼此间隔开，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)的轴方向。
第一出气口216可以形成在内壳体212的一个侧面2120。第一出气口216可以使湿气体或干气体通过其从内壳体212中排出。如图5和图7中所示，第一出气口216可以由穿过内壳体212而形成的一个通孔来实施。如图6中所示，第一出气口216可以由穿过内壳体212而形成的多个通孔来实施。在这种情况下，第一出气口216可以包括穿过内壳体212的不同部分而形成的多个窗口216a。窗口216a可以在第一轴方向(X轴方向)和第二轴方向(Y轴方向)上设置为彼此间隔开，以便形成矩阵。
参照图7至图10，筒体21可以形成为使得湿气体或干气体通过第一进气口215的面积(下文中称为“流入面积”)与湿气体或干气体通过第一出口气体216的面积(下文中称为“流出面积”)彼此不相同。即，第一进气口215的面积和第一出气口216的面积彼此不相同。
例如，当流入面积大于流出面积时，如图7和图9所示，通过第一出气口216从内壳体212中排出的湿气体或干气体的每单位时间的流出量会低于通过第一进气口215引入到内壳体212中的湿气体或干气体的每单位时间的流入量。因此，湿气体或干气体停留在内壳体212中的停留时间会增加，从而可以改善筒体21的加湿性能。因此，可以实施根据本公开的用于燃料电池的加湿器1，以便适用于在需要高加湿性能的使用场所使用的燃料电池。
例如，当流入面积小于流出面积时，如图8和图10所示，通过第一出气口216从内壳体212中排出的湿气体或干气体的每单位时间的流出量会高于通过第一进气口215引入到内壳体212中的湿气体或干气体的每单位时间的流入量。因此，湿气体或干气体停留在内壳体212中的停留时间会缩短，从而可以调节筒体21的加湿性能，以便适用于使用场所所需要的加湿性能。因此，可以实施根据本公开的用于燃料电池的加湿器1，以便具有适用于在使用场所使用的燃料电池的加湿性能。
如上所述，筒体21可以利用流入面积和流出面积之间的差值，根据湿气体或干气体的停留时间来实施，以便具有可变的加湿性能。因此，可以改善多功能性，由此，根据本公开的加湿器1适用于在不同使用场所中使用的燃料电池。另外，可以实施根据本公开的加湿器1，以使筒体21和中间壳体22之间的空间由包装构件23和23′来气密密封，从而可以容易地更换筒体21，因此，可以通过更换筒体21来改善对燃料电池所需要的加湿性能的响应能力。
所述流入面积可以是，基于其中设置有第一轴方向(X轴方向)和第二轴方向(Y轴方向)的平面，第一进气口215的截面面积。当第一进气口215由一个通孔实施时，如图7和图8中所示，所述通孔的截面面积可以是流入面积。当实施第一进气口215以便包括窗口215a时，如图9和图10中所示，窗口215a的截面面积之和可以是流入面积。
所述流出面积可以是，基于其中设置有第一轴方向(X轴方向)和第二轴方向(Y轴方向)的平面，第一出气口216的截面面积。当第一出气口216由一个通孔实施时，如图7和图8中所示，所述通孔的截面面积可以是流出面积。当实施第一出气口216以便包括窗口216a时，如图9和图10中所示，窗口216a的截面面积之和可以是流出面积。
参照图9和图10，第一进气口215中配备的窗口215a的数目和第一出气口216中配备的窗口216a的数目可以彼此不相同。因此，筒体21可以植入，以使流入面积和流出面积彼此不相同，因此，所述筒体可以植入，以使根据湿气体或干气体的停留时间而具有可变的加湿性能。
例如，当第一进气口215中配备的窗口215a的数目大于第一出气口216中配备的窗口216a的数目时，如图9中所示，流入面积可以大于流出面积。因此，湿气体或干气体停留在内壳体212中的停留时间会增加，从而可以改善筒体21的加湿性能。
例如，当第一出气口216中配备的窗口216a的数目大于第一进气口215中配备的窗口215a的数目时，如图10中所示，流出面积可以大于流入面积。因此，湿气体或干气体停留在内壳体212中的停留时间会缩短，从而可以调节筒体21的加湿性能，以便适用于使用场所所需要的加湿性能。
在这种情况下，第一进气口215中配备的窗口215a的面积可以彼此相等。因此，可以实施根据本公开的用于燃料电池的加湿器1，以便利用在第一进气口215中配备的窗口215a的数目而具有可变的加湿性能。第一出气口216中配备的窗口216a的面积可以彼此相等。因此，可以实施根据本公开的用于燃料电池的加湿器1，以便利用在第一出气口216中配备的窗口216a的数目而具有可变的加湿性能。
同时，在第一进气口215中的提供的窗口215a的面积和在第一出气口216中配备的窗口216a的面积可以彼此相等。因此，可以实施根据本公开的用于燃料电池的加湿器1，以便利用在第一进气口215中配备的窗口215a的数目与在第一出气口216中配备的窗口216a的数目之间的差异而具有更多可变的加湿性能。此外，在根据本公开的用于燃料电池的加湿器1中，为了在第一进气口215中形成窗口215a和在第一出气口216中形成窗口216a，可以使用通用的工具，由此可以改善制造其中形成有设置有窗口215a的第一进气口215和设置有窗口216a的第一出气口216的内壳体212的容易性，并且可以降低加工成本。
此处，假设第一进气口215的面积为N(N是大于0的实数)，第一出气口216的面积可以为0.5N至小于1N，或大于1N至2N。即，所述流出面积可以是所述流入面积的0.5倍至小于1倍，或可以比所述流入面积大1倍至2倍。所述流入面积可以通过将第一轴方向(X轴方向)上的第一进气口215的长度215L(如图6中所示)乘以第二轴方向(Y轴方向)上的第一进气口215的宽度215H(如图6中所示)来得出。所述流出面积可以通过将第一轴方向(X轴方向)上的第一出气口216的长度216L(如图6中所示)乘以第二轴方向(Y轴方向)上的第一出气口216的宽度216H(如图6中所示)来得出。
当所述流入面积大于所述流出面积时，所述流出面积可以是所述流入面积的0.5倍至小于1倍。在其中流出面积小于0.5倍的流入面积的一个比较例中，从内壳体212中排出的湿气体或干气体的流量会显著降低，由此，内壳体212中的压力会过度增加。与此不同的是，实施方案可以实施为使得流出面积为流入面积的0.5倍以上，从而可以适当地调节内壳体212中的压力。
当所述流出面积大于所述流入面积时，所述流出面积可以大于所述流入面积的1倍至2倍。在其中流出面积大于2倍的流入面积的一个比较例中，从内壳体212中排出的湿气体或干气体的流量会过度增加，由此，湿气体或干气体停留在内壳体212中的停留时间会显著缩短。与此不同的是，实施方案可以实施为使得流出面积为流入面积的2倍以下，从而可以适当地调节湿气体或干气体停留在内壳体212中的停留时间。
此处，假设内壳体212的一侧2120的面积为M(M为大于0的实数)，第一进气口215的面积可以为0.05M至0.18M。即，流入面积可以为内壳体212的一个侧面2120的面积(下文中称为“一侧面积”)的0.05倍至0.18倍。根据图7，所述一侧面积可以为内壳体212的上表面的面积。例如，所述一侧面积可以通过将第一轴方向(X轴方向)上的内壳体212的一个侧面2120的长度2120L(如图6中所示)乘以第二轴方向(Y轴方向)上的内壳体212的一个侧面2120的宽度2120H(如图6中所示)而得出。
在其中流入面积小于0.05倍的一侧面积的一个比较例中，引入到内壳体212中的湿气体或干气体的流量会显著降低，从而会使加湿性能显著劣化。在其中流入面积大于0.18倍的一侧面积的一个比较例中，引入到内壳体212中的湿气体或干气体的流量会过度增加，由此，内壳体212中的压力会过度升高。与此不同的是，实施方案可以实施为使得流入面积为一侧面积的0.05倍至0.18倍，从而可以适当地调节引入到内壳体212中的湿气体或干气体的流量。当流入面积与一侧面积之间的关系表示为面积比时，流入面积与一侧面积的比例可以为1：20至9：50。
此处，假设内壳体212的一个侧面2120的面积为M，第一出气口216的面积可以为0.05M至0.18M。即，流出面积可以为一侧面积的0.05倍至0.18倍。
在其中流出面积小于0.05倍的一侧面积的一个比较例中，从内壳体212中排出的湿气体或干气体的流量会显著降低，由此，内壳体212中的压力会过度增加。在其中流出面积大于0.18倍的一侧面积的一个比较例中，从内壳体212中排出的湿气体或干气体的流量会过度增加，由此，湿气体或干气体停留在内壳体212中的停留时间会显著缩短。与此不同的是，实施方案可以实施为使得流出面积为一侧面积的0.05倍至0.18倍，从而可以适当地调节从内壳体212中排出的湿气体或干气体的流量。当流出面积与一侧面积之间的关系表示为面积比时，流出面积与一侧面积的比例可以为1：20至9：50。
参照图11和图12，筒体21可以实施为根据第一进气口215和第一出气口216之间的距离而具有可变的加湿性能。
例如，当图5和图6中示出的第一进气口215和第一出气口216之间的距离被定义为参考距离CD时，并且当第一进气口215和第一出气口216之间的距离LD大于所述参考距离CD时，如图11中所示，在湿气体或干气体通过第一进气口215引入到内壳体212中之后，直到湿气体或干气体通过第一出气口216从内壳体212中排出为止，湿气体或干气体的移动距离会增加。因此，湿气体或干气体停留在内壳体212中的停留时间会增加，从而可以改善筒体21的加湿性能。因此，可以实施根据本公开的用于燃料电池的加湿器1，以便适用于在需要高加湿性能的使用场所所用的燃料电池。
例如，当第一进气口215和第一出气口216之间的距离SD小于参考距离CD时，如图12中所示，在湿气体或干气体通过第一进气口215引入到内壳体212中之后，直到湿气体或干气体通过第一出气口216从内壳体212中排出为止，湿气体或干气体的移动距离会缩短。因此，湿气体或干气体停留在内壳体212中的停留时间会缩短，从而可以调节筒体21的加湿性能，以便适用于使用场所所需要的加湿性能。因此，可以实施根据本公开的用于燃料电池的加湿器1，以便具有适用于在使用场所所使用的燃料电池的加湿性能。
如上所述，可以实施筒体21，以便利用第一进气口215和第一出气口216之间的距离，根据湿气体或干气体的停留时间而具有可变的加湿性能。因此，可以改善多功能性，由此，根据本公开的加湿器1适用于在不同的使用场所中使用的燃料电池。另外，可以实施根据本公开的加湿器1，使得筒体21和中间壳体22之间的空间由包装构件23和23′来气密密封，从而可以容易地更换筒体21，因此，可以通过更换筒体21来改善对燃料电池所需要的加湿性能的响应能力。
第一进气口215和第一出气口216之间的距离基于第一轴方向(X轴方向)。在这种情况下，第一进气口215和第一出气口216之间的距离可以是在第一轴方向(X轴方向)上，第一进气口215的中点和第一出气口216的中点之间的距离。第一进气口215的中点可以是指，在第一轴方向(X轴方向)上距第一进气口215的两端相同距离的点。第一出气口216的中点可以是指，在第一轴方向(X轴方向)上距第一出气口216的两端距离相同的点。
此处，内壳体212可以包括：引入构件212a，其中形成有第一进气口215；排出构件212b，其中形成有第一出气口216；和连接构件212c，配置为将引入构件212a和排出构件212b彼此连接。连接构件212c的一端可以与引入构件212a的一端结合，连接构件的另一端可以与排出构件212b的一端结合。在这种情况下，根据图11和图12，引入构件212a的一端可以是右端，引入构件212a的另一端可以是左端。排出构件212b的一端可以是左端，排出构件212b的另一端可以是右端。引入构件212a、排出构件212b和连接构件212c可以一体地形成。
第一进气口215可以设置在距引入构件212a的一端的距离和距引入构件212a的另一端的距离彼此不相同的位置处。因此，第一进气口215可以在第一轴方向(X轴方向)上设置为偏向引入构件212a的相对两端中的任意一端。如图11所示，第一进气口215可以设置在距引入构件212a的一端的距离大于距引入构件212a的另一端的距离的位置处。因此，筒体21的第一进气口215与第一出气口216之间的距离会增加，从而可以增加湿气体或干气体的停留时间。如图12所示，第一进气口215可以设置在距引入构件212a的一端的距离小于距引入构件212a的另一端的距离的位置处。因此，筒体21的第一进气口215与第一出气口216之间的距离会缩短，从而可以减少湿气体或干气体的停留时间。
随着第一进气口215与引入构件212a的一端之间的距离延长并且第一进气口与引入构件212a的另一端之间的距离缩短，可以增加筒体21中的湿气体或干气体的停留时间。随着第一进气口215与引入构件212a的一端之间的距离缩短并且第一进气口与引入构件212a的另一端之间的距离延长，可以减少筒体21中的湿气体或干气体的停留时间。
第一出气口216可以设置在距排出构件212b的一端的距离和距排出构件212b的另一端的距离彼此不相同的位置处。因此，第一出气口216可以设置为在第一轴方向(X轴方向)上偏向排出构件212b的相对两端中的任意一端。如图11所示，第一出气口216可以设置在距排出部件212b的一端的距离大于距排出部件212b的另一端的距离的位置处。因此，筒体21的第一进气口215与第一出气口216之间的距离会增加，从而可以增加湿气体或干气体的停留时间。如图12中所示，第一出气口216可以设置在距排出部件212b的一端的距离小于距排出部件212b的另一端的距离的位置处。因此，筒体21的第一进气口215与第一出气口216之间的距离会缩短，从而可以减少湿气体或干气体的停留时间。
随着第一出气口216与排出构件212b的一端之间的距离延长并且第一出气口与排出构件212b的另一端之间的距离缩短，可以增加筒体21中的湿气体或干气体的停留时间。随着第一出气口216与排出构件212b的一端之间的距离缩短并且第一进气口与排出构件212b的另一端之间的距离延长，可以减少筒体21中的湿气体或干气体的停留时间。
在根据本公开的用于燃料电池的加湿器1中，如图11中所示，第一进气口215可以设置在距引入构件212a的一端的距离小于距引入构件212a的另一端的距离的位置处。在这种情况下，第一出气口216可以设置在距排出部件212b的一端的距离小于距排出部件212b的另一端的距离的位置处。因此，第一进气口215与第一出气口216之间的距离LD可以大于参考距离CD。
在根据本公开的用于燃料电池的加湿器1中，如图12中所示，第一进气口215可以设置在距引入构件212a的一端的距离大于距引入构件212a的另一端的距离的位置处。在这种情况下，第一出气口216可以设置在距排出构件212b的一端的距离比距排出构件212b的另一端的距离大的位置处。因此，第一进气口215和第一出气口216之间的距离SD可以小于参考距离CD。
此处，假设第一进气口215和引入构件212a的另一端之间的第一距离215D(示于图11中)为L(L为大于0的实数)，第一出气口216和引入构件212a的另一端之间的第二距离216D(示于图11中)可以大于2.33L至19L。即，第二距离216D可以大于2.33倍至19倍的第一距离215D。
在其中第二距离216D为2.33L以下的第一距离215D的一个比较例中，第一出气口216与第一进气口215之间的距离会显著缩短，由此，湿气体或干气停留在内壳体212中的停留时间会显著缩短。在其中第二距离216D为大于19倍的第一距离215D的一个比较例中，第一出气口216与第一进气口215之间的距离会显著延长，由此，湿气体或干气体停留在内壳体212中的停留时间会显著增加。与此不同的是，所述实施方案可以实施为使得第二距离216D为大于2.33倍至19倍的第一距离215D，从而可以适当地调节湿气体或干气体停留在内壳体212中的停留时间。当第一距离和第二距离之间的关系表示为距离比时，第一距离215D和第二距离216D的比例可以为1：19至3：7。
参照图13和图14，筒体21可以实施为利用流入面积和流出面积之间的差异以及第一进气口215和第一出气口216之间的距离两者而具有可变的加湿性能。
如图13所示，筒体21可以实施为使得流入面积大于流出面积，并且使得第一进气口215和第一出气口216以大于参考距离CD(如图5和图6中所示)的距离LD1彼此间隔开。因此，在根据本公开的加湿器1中，可以通过流入面积和流出面积之间的差来增加湿气体或干气体的停留时间，另外可以通过增加第一进气口215和第一出气口216之间的距离LD1来增加湿气体或干气体的停留时间。因此，根据本公开的加湿器1可以实施为具有更高的加湿性能。第一进气口215和第一出气口216之间的距离LD1的增加可以通过将第一出气口216设置在距排出构件212b的一端的距离大于距排出构件212b的另一端的距离的位置处来实现。
如图14所示，筒体21可以实施为使得流出面积大于流入面积，并且使得第一进气口215和第一出气口216以小于参考距离CD(如图5和图6中所示)的距离SD1彼此间隔开。因此，在根据本公开的加湿器1中，可以通过流入面积和流出面积之间的差来减少湿气体或干气体的停留时间，另外可以通过减少第一进气口215和第一出气口216之间的距离SD1来减少湿气体或干气体的停留时间。因此，根据本公开的加湿器1可以实施为具有适用于在使用场中所使用的用于燃料电池的加湿性能。第一进气口215和第一出气口216之间的距离SD1的减少可以通过将第一进气口215设置在距引入构件212a的一端的距离小于距引入构件212a的另一端的距离的位置处来实现。
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，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 (21)

1.一种用于燃料电池的加湿器，所述加湿器包括：
加湿模块，配置为使用从燃料电池堆叠体排出的湿气体来加湿从外部供应的干气体；
第一封盖，与所述加湿模块的一端结合；和
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：
中间壳体，该中间壳体在其相对两端开口；和
至少一个筒体，设置在所述中间壳体中，所述筒体包括多个中空纤维膜，
所述筒体包括内壳体，该内壳体具有在其端部形成的开口，所述内壳体配置为容纳所述多个中空纤维膜，
所述内壳体包括：第一进气口，该第一进气口配置为使气体通过其引入；和第一出气口，该第一出气口配置为使气体通过其排出，并且
所述第一进气口的面积和所述第一出气口的面积彼此不相同。
2.根据权利要求1所述的加湿器，其中，
所述第一进气口和所述第一出气口各自包括穿过所述内壳体而形成的多个窗口，并且
在所述第一进气口中配备的窗口的数目大于在所述第一出气口中配备的窗口的数目。
3.根据权利要求1所述的加湿器，其中，
所述第一进气口和所述第一出气口各自包括穿过所述内壳体而形成的多个窗口，并且
在所述第一出气口中配备的窗口的数目大于在所述第一进气口中配备的窗口的数目。
4.根据权利要求2或3所述的加湿器，其中，
在所述第一进气口中配备的多个窗口的面积彼此相等，并且
在所述第一出气口中配备的多个窗口的面积彼此相等。
5.根据权利要求1所述的加湿器，其中，在所述第一进气口的面积为N的情况下，N为大于0的实数，所述第一出气口的面积为0.5N至小于1N，或大于1N至2N。
6.根据权利要求1或5所述的加湿器，其中，
所述第一进气口和所述第一出气口形成在所述内壳体的一个侧面，并且
在所述内壳体的所述一个侧面的面积为M的情况下，M为大于0的实数，所述第一进气口的面积为0.05M至0.18M。
7.根据权利要求1或5所述的加湿器，其中，
所述第一进气口和所述第一出气口形成在所述内壳体的一个侧面，并且
在所述内壳体的所述一个侧面的面积为M的情况下，M为大于0的实数，所述第一出气口的面积为0.05M至0.18M。
8.根据权利要求1所述的加湿器，其中，
所述内壳体包括：
引入构件，其中形成有所述第一进气口；
排出构件，其中形成有所述第一出气口；和
连接构件，设置在所述引入构件和所述排出构件之间，
所述连接构件的一端与所述引入构件的一端结合，同时所述连接构件的另一端与所述排出构件的一端结合，
所述第一进气口设置在距所述引入构件的一端的距离和距所述引入构件的另一端的距离彼此不相同的位置处，并且
所述第一出气口设置在距所述排出构件的一端的距离和距所述引入构件的另一端的距离彼此不相同的位置处。
9.一种用于燃料电池的加湿器，所述加湿器包括：
加湿模块，配置为使用从燃料电池堆叠体排出的湿气体来加湿从外部供应的干气体；
第一封盖，与所述加湿模块的一端结合；和
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：
中间壳体，该中间壳体在其相对两端开口；和
至少一个筒体，设置在所述中间壳体中，所述筒体包括多个中空纤维膜，
所述筒体包括内壳体，该内壳体具有在其端部形成的开口，所述内壳体配置为容纳所述多个中空纤维膜，
所述内壳体包括：
第一进气口，该第一进气口配置为使气体通过其引入；
第一出气口，该第一出气口配置为使气体通过其排出；
引入构件，其中形成有所述第一进气口；
排出构件，其中形成有所述第一出气口；和
连接构件，设置在所述引入构件和所述排出构件之间，
所述连接构件的一端与所述引入构件的一端结合，同时所述连接构件的另一端与所述排出构件的一端结合，
所述第一进气口设置在距所述引入构件的一端的距离和距所述引入构件的另一端的距离彼此不相同的位置处，并且
所述第一出气口设置在距所述排出构件的一端的距离和距所述引入构件的另一端的距离彼此不相同的位置处。
10.根据要求8或9所述的加湿器，其中，在所述第一进气口与所述引入构件的另一端之间的第一距离为L的情况下，L为大于0的实数，所述第一出气口与所述引入构件的另一端之间的第二距离大于2.33L至19L。
11.根据权利要求8或9所述的加湿器，其中，
所述第一进气口设置在距所述引入构件的一端的距离小于距所述引入构件的另一端的距离的位置处，并且
所述第一出气口设置在距所述排出构件的一端的距离小于距所述排出构件的另一端的距离的位置处。
12.根据权利要求8或9所述的加湿器，其中，
所述第一进气口设置在距所述引入构件的一端的距离大于距所述引入构件的另一端的距离的位置处，并且
所述第一出气口设置在距所述排出构件的一端的距离大于距所述排出构件的另一端的距离的位置处。
13.一种用于燃料电池的加湿器的筒体，配置为使用从燃料电池堆叠体排出的湿气体来加湿从外部供应的干气体，所述筒体包括：
内壳体，该内壳体具有在其端部形成的开口，所述内壳体配置为容纳多个中空纤维膜；和
在所述内壳体中形成的第一进气口和第一出气口，其中，
所述第一进气口的面积和所述第一出气口的面积彼此不相同。
14.根据权利要求13所述的筒体，其中，在所述第一进气口的面积为N的情况下，N为大于0的实数，所述第一出气口的面积为0.5N至小于1N，或大于1N至2N。
15.根据权利要求13或14所述的筒体，其中，
所述第一进气口和所述第一出气口形成在所述内壳体的一个侧面，并且
在所述内壳体的所述一个侧面的面积为M的情况下，M为大于0的实数，所述第一进气口的面积为0.05M至0.18M。
16.根据权利要求13或14所述的筒体，其中，
所述第一进气口和所述第一出气口形成在所述内壳体的一个侧面，并且
在所述内壳体的所述一个侧面的面积为M的情况下，M为大于0的实数，所述第一出气口的面积为0.05M至0.18M。
17.根据权利要求13所述的筒体，其中，
所述内壳体包括：
引入构件，其中形成有所述第一进气口；
排出构件，其中形成有所述第一出气口；和
连接构件，与所述引入构件和所述排出构件的每个结合，
所述连接构件的一端与所述引入构件的一端结合，同时所述连接构件的另一端与所述排出构件的一端结合，
所述第一进气口设置在距所述引入构件的一端的距离和距所述引入构件的另一端的距离彼此不相同的位置处，并且
所述第一出气口设置在距所述排出构件的一端的距离和距所述排出构件的另一端的距离彼此不相同的位置处。
18.一种用于燃料电池的加湿器的筒体，配置为使用从燃料电池堆叠体排出的湿气体来加湿从外部供应的干气体，所述筒体包括：
内壳体，该内壳体具有在其端部形成的开口，所述内壳体配置为容纳多个中空纤维膜；和
在所述内壳体中形成的第一进气口和第一出气口，其中，
所述内壳体包括：
引入构件，其中形成有所述第一进气口；
排出构件，其中形成有所述第一出气口；和
连接构件，与所述引入构件和所述排出构件的每个结合，
所述连接构件的一端与所述引入构件的一端结合，同时所述连接构件的另一端与所述排出构件的一端结合，
所述第一进气口设置在距所述引入构件的一端的距离和距所述引入构件的另一端的距离彼此不相同的位置处，并且
所述第一出气口设置在距所述排出构件的一端的距离和距所述排出构件的另一端的距离彼此不相同的位置处。
19.根据权利要求17或18所述的筒体，其中，在所述第一进气口与所述引入构件的另一端之间的第一距离为L的情况下，L为大于0的实数，所述第一出气口与所述引入构件的另一端之间的第二距离大于2.33L至19L。
20.根据权利要求17或18所述的筒体，其中，
所述第一进气口设置在距所述引入构件的一端的距离小于距所述引入构件的另一端的距离的位置处，并且
所述第一出气口设置在距所述排出构件的一端的距离小于距所述排出构件的另一端的距离的位置处。
21.根据权利要求17或18所述的筒体，其中，
所述第一进气口设置在距所述引入构件的一端的距离大于距所述引入构件的另一端的距离的位置处，并且
所述第一出气口设置在距所述排出构件的一端的距离大于距所述排出构件的另一端的距离的位置处。
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