CN1960044A - 燃料电池系统的加湿装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种燃料电池系统的加湿装置，其在宽的区域范围内快速地进行干空气和湿空气的交换，从而提高了加湿效率，并且其在寒冷的气候中适当地加热干空气和湿空气，从而防止了湿空气的水分冻结，因此可在寒冷地区有效地使用。该加湿装置包括中空纤维膜和干空气导流管，其中中空纤维膜用于传递干空气和湿空气，使得在干空气和湿空气之间进行水分交换，而干空气导流管用于将新的干空气供应到中空纤维膜中。

Description

燃料电池系统的加湿装置
技术领域
本发明大体涉及燃料电池系统，且更具体地，涉及一种燃料电池系统的加湿装置，其使用具有热线的螺旋形干空气导流管，从而提高了加湿效率。
背景技术
用作电动汽车的动力能源的燃料电池系统需要加湿的空气，以便促进化学反应。燃料电池系统使用加湿装置，将水分从燃料电池排放的废气传送给干空气，其中该废气为湿气体。
优选地，加湿装置具有低的功率消耗并且需要小的安装空间。通常，在燃料电池系统中使用采用中空纤维膜的加湿装置。
发明内容
本发明的实施例提供了一种燃料电池系统的加湿装置，其在宽的区域范围内快速地进行干空气和湿空气的交换，因此提高了加湿效率，并且其在寒冷气候中适当地加热干空气和湿空气，从而防止湿空气的水分冻结，所以可在寒冷地区有效地使用。
根据本发明的实施例，燃料电池系统的加湿装置包括中空纤维膜和干空气导流管，其中中空纤维膜用于传递干空气和湿空气，使得在干空气和湿空气之间进行水分交换，而干空气导流管用于将新的干空气供应到中空纤维膜中。
优选地，加湿装置还包括加热装置，用于加热注入中空纤维膜中的干空气和湿空气。
此外，干空气导流管包括多个圆环，其相互部分地重叠并且沿着中空纤维膜的纵向布置。在干空气导流管上沿其纵向形成有多个排气孔，用于喷射干空气。
另外，干空气导流管为具有内管和外管的套管式结构，且加热装置包括嵌入内管和外管之间的热线。
附图说明
为了更好地理解本发明的实质和目的，应结合附图参考以下详细说明，其中：
图1是根据本发明的燃料电池系统的加湿装置的剖视图；和
图2是根据本发明的干空气导流管的部分剖开透视图。
具体实施方式
以下，将参考附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
图1示出了根据本发明的、燃料电池系统的加湿装置的横截面。详细说明，在壳体1中容纳有多张中空纤维膜2。第一进气口3和第一出气口4设置在壳体1中。干空气通过第一进气口3注入壳体1中，而通过第一出气口4排出壳体1。
此外，湿空气进口5和湿空气出口6设置在壳体1中，并设置成与第一进气口3和第一出气口4垂直且与中空纤维膜2平行。湿空气通过湿空气进口5注入壳体1中，而通过湿空气出口6排出壳体1。
当湿空气通过湿空气进口5注入壳体1时，湿空气流经中空纤维膜2，其后通过湿空气出口6排出壳体1。加载在湿空气中的水分通过中空纤维膜2的毛细管作用从湿空气中分离。分离出的水分在流到中空纤维膜的外部之前，在流经中空纤维膜2的毛细管时凝结。
同时，当干空气通过第一进气口3注入壳体1时，干空气流动到中空纤维膜2的外部。此时，干空气由从湿空气分离出的水分加湿，其后通过第一出气口4排出壳体1。
干空气导流管7安装在中空纤维膜2中，其中中空纤维膜2容纳在壳体1内。干空气导流管7包括多个相互部分地重叠的圆环。干空气导流管7的进口与第二干空气进口8相连接，其中第二干空气进口8设置在壳体1中，并与第一进气口3相对。干空气导流管7的出口设置成面向第二干空气出口9，其中第二干空气出口9设置在壳体1中，并与第一出气口4相对。
如图2所示，干空气导流管7为具有内管7a和外管7b的套管式结构。热线10设置在内管7a和外管7b之间，并且当电流提供到热线10上时产生热量。在干空气导流管7的几个部分上沿其纵向形成有多个排气孔7c。
当干空气通过第二进气口8注入干空气导流管7时，干空气沿着干空气导流管7流动。在干空气流动时，干空气通过排气孔7c排出干空气导流管7。通过排气孔7c排出的干空气在壳体1内均匀地喷射出中空纤维膜2。因此，提高了干空气的加湿效率。
因为干空气通过排气孔7c快速地喷射出中空纤维膜2，增加了水分交换的速度，并且提高了加湿效率。经过干空气导流管7供应的大部分干空气通过第二出气口9排出壳体1。剩下的干空气与通过第一进气口3注入的干空气混合，从而该混合气通过第一出气口4排出壳体1。
此外，在寒冷的时候，将电流提供到热线10上。此时，干空气导流管7由热线10加热，从而防止了流出中空纤维膜的水分冻结，因此有效地加湿干空气。
根据上述很明显，本发明提供了一种燃料电池系统的加湿装置，其构造为使干空气经安装在中空纤维膜中的干空气导流管喷射出来，从而使干空气能够均匀地喷射在壳体内的中空纤维膜的外部，从而提高了干空气的加湿效率。此外，加湿装置提高了干空气的喷射速度，从而提高了干空气与湿空气进行交换的速度。当寒冷的时候，嵌入在干空气导流管中的热线加热干空气和湿空气，从而防止湿空气的水分冻结，因此提高了干空气的加湿效率。

Claims (5)

1.一种燃料电池系统的加湿装置，其包括：
中空纤维膜，其用于传递干空气和湿空气，从而进行所述干空气和所述湿空气之间的水分交换；和
干空气导流管，其用于将新的干空气供应到所述中空纤维膜中。
2.如权利要求1所述的加湿装置，其还包括：
加热装置，其用于对注入所述中空纤维膜的所述干空气和所述湿空气进行加热。
3.如权利要求2所述的加湿装置，其中所述干空气导流管包括：
多个相互部分重叠的圆环，其沿着所述中空纤维膜的纵向设置；和
多个排气孔，其在所述干空气导流管上沿所述干空气导流管的纵向形成，且喷射所述干空气。
4.如权利要求3所述的加湿装置，其中所述干空气导流管为具有内管和外管的套管式结构，并且所述加热装置包括嵌入在所述内管和外管之间的热线。
5.如权利要求4所述的加湿装置，其中所述中空纤维膜容纳在壳体中，且所述壳体包括第一和第二干空气进口、第一和第二干空气出口以及湿空气进口和湿空气出口，其设置为与所述第一和第二干空气进口及所述第一和第二干空气出口相垂直。
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