CN206505974U - 燃料电池气体增湿器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型结构的燃料电池气体增湿器，利用新的结构，合理分布加湿气体进气口的位置，使得加湿气体在气体增湿器中能够均匀接触中通纤维膜管，从而提高气体加湿器的效率，降低中通纤维膜管的用量。所述新型结构的燃料电池气体增湿器包括：膜外壳，包括首端、与首端相对应的处于首端对侧的尾端以及两端处设置的进气、出气口；中通纤维膜管，该纤维膜管位于所述膜外壳内部，所述中通纤维膜管的两端分别处于膜外壳的所述首端和所述尾端；端帽，包括进气口和出气口。

Description

燃料电池气体增湿器

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，尤其涉及用于为通入燃料电池的气体增加气体含水量的装置。

背景技术

燃料电池是一种将储存在燃料中的化学能直接转化成电能的发电装置，由于减少了能量转换的环节，其能量利用率有了很大的提高。质子交换膜燃料电池是在常温下运行的一种燃料电池，使用氢气为阳极燃料，阴极则直接通入空气进行发电。经过百余年的发展，质子交换膜燃料电池的技术几经突破，目前已有大范围应用的趋势，一些大的汽车企业已经将质子交换膜燃料电池应用于汽车上，并推向了市场。质子交换膜燃料电池的功率密度高，使用氢气作为燃料，排放物为水，而不产生空气污染物。氢气也是目前环境污染日益严重的状况下，一种较佳的清洁能源选择。

受到自身原理的影响，质子交换膜燃料电池能否正常运行以及运行时的性能如何，取决于其核心部件：质子交换膜。质子交换膜是一种有机高分子膜，可以在水分子的参与下导通质子并隔绝气体的穿越，因此水在质子交换膜燃料电池运行的时候显得尤为重要。一旦没有水分子的参与，质子穿越质子交换膜将受到严重的影响，而在电池中发生化学反应的区域，如果水分过多，则会导致水淹，阻碍化学反应的发生，无论哪种情况都将严重影响质子交换膜燃料电池的性能。由此可见，质子交换膜燃料电池中水管理的重要性。

目前燃料电池行业内普遍的做法有两种：一是采用气体增湿的办法，为通入燃料电池的气体进行增湿；二是直接采用自增湿膜电极。但是受限于自身的条件，自增湿的燃料电池功率密度将会受到一定的影响。在不严格考虑燃料电池系统的体积以及重量的前提下，使用气体增湿装置为通入燃料电池的气体进行增湿成为了最佳的选择。

目前普遍使用的气体增湿器以阴极排出的尾气为增湿气体，直接经过增湿器为流经增湿器的干燥气体进行增湿。但是因结构的原因，导致了增湿器的效率并不是很高，为增湿一定量的气体，需要用到的增湿膜管数量增加。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的增湿效率不高，提供的一种新型结构的燃料电池气体增湿器。

本实用新型为解决其技术问题采取的技术方案是：一种新型结构的燃料电池气体增湿器。其特征在于：所述新型结构的燃料电池气体增湿器，包括：膜外壳，包括首端、与首端相对应的处于首端对侧的尾端以及两端处设置的进气、出气口；中通纤维膜管，该纤维膜管位于所述膜外壳内部，所述中通纤维膜管的两端分别处于膜外壳的所述首端和所述尾端；端帽，包括进气口和出气口。

进一步的，所述中通纤维膜管在组装到所述膜外壳的时候，使用密封材料在膜管的首尾两端进行密封并防止膜管堵塞。

进一步的，所述膜外壳的所述首端与所述尾端均设置有安装所述中通纤维膜管的圆形出口，并设置有所述圆形出口外侧、膜外壳内侧的环形气体进出口，其中所述圆形出口外壁与所述膜外壳通过肋板相连接，所述肋板不影响环形气体进出口的气体进出。

进一步的，所述端帽在组装到所述新型结构的燃料电池气体增湿器之后，所述端帽的所述进气口与所述出气口气体不相连通，并分别与相对侧的所述端帽的所述出气口与所述进气口相连通。

本实用新型的有益效果是，该新型结构的燃料电池气体增湿器，通过改善气体进出口的结构，改善加湿器中气体的流动方式，使得气体更均匀的与中通纤维膜管接触，从而改善气体增湿的效率，降低膜管的使用数量，从而降低加湿器的成本，并且节约了资源。

附图说明

图1是本实用新型燃料电池气体增湿器的外观图。

图2与图3是本实用新型燃料电池气体增湿器的横向与纵向剖视图。

图中标记的含义：100.新型结构的燃料电池气体增湿器，110.膜外壳，120.尾端端帽，130.首端端帽，210.膜外壳，220.尾端端帽，230.首端端帽，240.中通纤维膜管，250.密封圈，310.膜外壳，320.尾端端帽，330.密封材料，340.中通纤维膜管。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1所示实施例中，所述首端端帽130与所述尾端端帽120分别通过卡扣的形式连接于所述膜外壳110的首尾两端。图2所示为所述气体增湿器连接后的横向剖切图，所述首端端帽230与所述尾端端帽220连接至所述膜外壳210上面时，使用所述密封圈250密封，防止加湿气体与同侧的被加湿气体混合。在所述气体增湿器工作过程中，所述气体增湿器中包含两个隔离的气体通路：加湿气体通路与被加湿气体通路。

图1所示实施例在使用时，含有充足水分的高温气体即加湿气体从所述尾端端帽120的所述加湿气体进气口121流入气体增湿器，流经所述膜外壳110内部与所述中通纤维膜管外部之间的空间，自所述首端端帽130的所述加湿气体出气口132流出。相对干燥低温的气体即被加湿气体从所述首端端帽130的所述待加湿气体进气口131流入气体增湿器，在流经所述中通纤维膜管的管内空间之后，通过所述尾端端帽120的所述被加湿气体出气口122流出所述气体增湿器。

所述气体增湿器在工作过程中的气体流动，在图2所示的剖视图中可以更直观的了解。所述加湿气体从所述尾端端帽220的所述加湿气体进气口221流入所述气体加湿器，经过所述膜外壳210上的所述环形进气口211进入所述膜外壳210与所述中通纤维膜管240之间的空间，然后通过所述膜外壳210上的所述环形出气口212之后，经过所述首端端帽230上的所述加湿气体出气口232流出气体增湿器，构成完整的加湿气体通路流程。所述被加湿气体从所述首端端帽230的所述待加湿气体进气口231进入气体增湿器，流经所述中通纤维膜管240的膜管内通道，通过所述中通纤维膜管240的纤维膜与所述加湿气体进行热量与水分的交换，从而达到加湿的目的，加湿后的气体通过所述尾端端帽220的所述被加湿气体出气口222流出气体增湿器，从而构成被加湿气体的完整通路流程。

如图3所示，在所述加湿气体通过所述加湿气体进气口321进入气体增湿器之后，所述加湿气体通过设置于中通纤维膜管圆周外部的圆环形进气口，进入所述膜外壳310与所述中通纤维膜管340之间的空间。所述进气口设置为圆环形，可以最大限度的降低所述加湿气体进入所述气体增湿器的阻力，改善所述加湿气体在所述气体增湿器中的流动均匀性，使得所述加湿气体可以更均匀的与所述中通纤维膜管340外表面相接触，从而优化气体的加湿效果。

本实用新型的气体增湿器，扩大加湿气体进气口，用新型的结构改善气体增湿器内部的气体流动方式，使得增湿气体与中通纤维膜管的接触更加均匀，从而改善了气体增湿器的使用效率，在达到相同增湿目的的时候，降低了气体增湿器的核心部件中通纤维膜管的使用数量，从而节约了资源，降低了气体增湿器的成本，有利于气体增湿器的推广和市场化。

以上所述仅是本实用新型优选的实施方式的描述，应当指出由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本领域普通的技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型保护的范围。

Claims (4)

1.一种新型结构的燃料电池气体增湿器，包括：膜外壳，包括首端、与首端相对应的处于首端对侧的尾端以及两端处设置的进气、出气口；中通纤维膜管，该纤维膜管位于所述膜外壳内部，所述中通纤维膜管的两端分别处于膜外壳的所述首端和所述尾端；端帽，包括进气口和出气口。

2.根据权利要求1所述的新型结构的燃料电池气体增湿器，其中，所述中通纤维膜管在组装到所述膜外壳的时候，使用密封材料在膜管的首尾两端进行密封并防止膜管堵塞。

3.根据权利要求1所述的新型结构的燃料电池气体增湿器，其中，所述膜外壳的所述首端与所述尾端均设置有安装所述中通纤维膜管的圆形出口，并设置有所述圆形出口外侧、膜外壳内侧的环形出口，其中所述圆形出口外壁与所述膜外壳通过肋板相连接，所述肋板不影响环形出口的气体进出。

4.根据权利要求1所述的新型结构的燃料电池气体增湿器，其中，所述端帽在组装到所述新型结构的燃料电池气体增湿器之后，所述端帽的所述进气口与所述出气口气体不相连通，并分别与相对侧的所述端帽的所述出气口与所述进气口相连通。