CN211265624U - 一种新型燃料电池气体增湿器 - Google Patents

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文兆辉
刘慧�
石一鸣
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Abstract

本实用新型属于增湿设备技术领域，提供了一种新型燃料电池气体增湿器，包括增湿器本体、密封板、中通纤维膜管、第一端帽和第二端帽，所述第一端帽的外壁竖向设置干燥出口，所述第二端帽的外壁竖向设置干燥入口；所述增湿器本体内设置中空槽；所述中通纤维膜管的两端分别贯穿所述密封板，所述中通纤维膜管横向设置；且所述中通纤维膜管沿所述密封板依次阵列设置；所述增湿器本体的外壁依次竖向设置湿气入口和湿气出口，且所述湿气入口和所述湿气出口均与所述中空槽贯通设置。本实用新型提供的一种新型燃料电池气体增湿器，改变气体流通方向，致膜管内外气体与膜管充分接触，膜管有效利用率高，增强增湿效率。

Description

一种新型燃料电池气体增湿器
技术领域
本实用新型涉及增湿设备技术领域，具体涉及一种新型燃料电池气体增湿器。
背景技术
质子交换膜燃料电池（PEMFC）由于具有工作温度低、启动快、比功率高、结构简单、操作方便等优点，被公认为电动汽车、固定发电站等的首选能源。
目前广泛采用的质子交换膜是Nafion膜，要保证其良好的质子导电率，必须提供足够适量的水分；燃料电池系统中专门增设了增湿环节，增湿效果的好坏很大程度上决定了燃料电池乃至汽车整车的工作性能。
现今燃料电池系统中普遍使用的膜管式气体增湿器，传统的膜管增湿器使用时当膜管数量不多时，气体通路流畅，干湿气体都能在管束区域均匀的分布；当电堆功率很高，需要使用较多数量的膜管时，在外壳封闭的有限空间内，膜管将会很密集的堆积，从而导致气体流通受阻；从而导致膜管内外气体无法同时与膜管充分接触，膜管有效利用率降低，增湿效率下降。
实用新型内容
针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种新型燃料电池气体增湿器，改变气体流通方向，致膜管内外气体与膜管充分接触，膜管有效利用率高，增强增湿效率。
为达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：
一种新型燃料电池气体增湿器，包括增湿器本体、密封板、中通纤维膜管、第一端帽和第二端帽，所述增湿器本体的两相对侧边分别设置所述第一端帽和所述第二端帽；所述第一端帽内设置第一凹槽，所述第一端帽的外壁竖向设置干燥出口，所述干燥出口和所述第一凹槽贯通设置；
所述第二端帽内设置第二凹槽；所述第二端帽的外壁竖向设置干燥入口，所述干燥入口和所述第二凹槽贯通设置；
所述增湿器本体内设置中空槽；所述中空槽的两端分别贯穿所述增湿器本体的两相对侧边；
所述密封板和所述增湿器本体的内壁依次连接设置；所述密封板设置有两个，且所述密封板分别与所述中空槽的两端一一对应设置；
所述中通纤维膜管的两端分别贯穿所述密封板，且所述中通纤维膜管的两端分别与所述第一凹槽、所述第二凹槽贯通设置；
所述中通纤维膜管横向设置；所述中通纤维膜管设置有若干，且所述中通纤维膜管沿所述密封板依次阵列设置；
所述增湿器本体的外壁依次竖向设置湿气入口和湿气出口，且所述湿气入口和所述湿气出口均与所述中空槽贯通设置。
作为一种改进的技术方案，所述增湿器本体的外壁设置加强筋，所述加强筋沿所述增湿器本体环绕设置；
所述加强筋设置有若干，且所述加强筋沿所述增湿器本体依次设置。
作为一种改进的技术方案，所述第一端帽、所述增湿器本体和所述第二端帽的外壁依次对应设置第一固定板、第二固定板和第三固定板，所述第二固定板设置有两个，且所述第二固定板分别设置于所述增湿器本体两相对侧边。
作为一种改进的技术方案，所述第一端帽和所述增湿器本体之间设置密封圈，所述密封圈为硅橡胶材质构件。
作为一种改进的技术方案，所述密封板的上部设置竖隔板，所述竖隔板沿所述密封板的长度方向设置。
作为一种改进的技术方案，所述密封板的上部设置横隔板，所述横隔板设置有若干，且所述横隔板和所述竖隔板依次交错设置。
作为一种改进的技术方案，所述密封板的上部设置导风槽，所述导风槽的上部设置安装板，所述安装板与所述增湿器本体的内壁连接设置。
作为一种改进的技术方案，所述导风槽为方型构件，所述导风槽的内壁设置导风孔，所述导风孔设置有若干，且所述导风孔依次阵列设置。
由于采用以上技术方案，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型提供一种新型燃料电池气体增湿器，包括：增湿器本体、密封板、中通纤维膜管、第一端帽和第二端帽，所述增湿器本体的两相对侧边分别设置所述第一端帽和所述第二端帽；所述第一端帽内设置第一凹槽，所述第一端帽的外壁竖向设置干燥出口，所述干燥出口和所述第一凹槽贯通设置；所述第二端帽内设置第二凹槽；所述第二端帽的外壁竖向设置干燥入口，所述干燥入口和所述第二凹槽贯通设置；所述增湿器本体内设置中空槽；所述密封板和所述增湿器本体的内壁依次连接设置；所述中通纤维膜管的两端分别贯穿所述密封板，所述中通纤维膜管横向设置；且所述中通纤维膜管沿所述密封板依次阵列设置；所述增湿器本体的外壁依次竖向设置湿气入口和湿气出口，且所述湿气入口和所述湿气出口均与所述中空槽贯通设置；基于以上机构，结构简单且有效的改变气体流通方向，致膜管内外气体与膜管充分接触，膜管有效利用率高，增强增湿效率。
本实用新型中，所述增湿器本体的外壁设置加强筋，所述加强筋沿所述增湿器本体环绕设置；基于以上机构，提高了气体增湿器的机械强度，增加了其所能承受的气体压力。
本实用新型中，所述第一端帽、所述增湿器本体和所述第二端帽的外壁依次对应设置第一固定板、第二固定板和第三固定板；基于以上机构，通过采用螺栓紧固，提高了膜管增湿器的密封性。
本实用新型中，所述第一端帽和所述增湿器本体之间设置密封圈，所述密封圈为硅橡胶材质构件；基于以上机构，提高密封的效果。
本实用新型中，所述密封板的上部设置竖隔板，所述竖隔板沿所述密封板的长度方向设置；基于以上机构，外壳的机械强度，使其能够承受更高的气体压力；同时降低了外壳形变的可能性，能够提高气体增湿器的使用寿命。
本实用新型中，所述密封板的上部设置横隔板，所述横隔板设置有若干，且所述横隔板和所述竖隔板依次交错设置；基于以上机构，对气体起到分流的作用，提高腔体内部气体分布均匀性。
本实用新型中，所述密封板的上部设置导风槽，所述导风槽的上部设置安装板；基于以上机构，对气体起到分流的作用，降低腔体内部气体进入密集设置的风阻较大的中通纤维膜管束中央区域。
本实用新型中，所述导风槽为方型构件，所述导风槽的内壁设置导风孔，且所述导风孔依次阵列设置；基于以上机构，改变了原有的气体流动轨迹，产生了更多的湍流，延长了气体流道，提高了潮湿气体中水分和热量被转移的效率。
综上所述,本实用新型提供的一种新型燃料电池气体增湿器，结构简单且有效的改变气体流通方向，致膜管内外气体与膜管充分接触，膜管有效利用率高，增强增湿效率，利于推广使用。
附图说明
在为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为一种新型燃料电池气体增湿器剖视图；
图2为一种新型燃料电池气体增湿器结构示意图；
图3为密封板结构示意图；
图4为导风槽结构示意图。
附图中，1、增湿器本体，11、中空槽，12、湿气入口，13、湿气出口，14、第二固定板，2、密封板，21、竖隔板，22、横隔板，23、导风槽，24、安装板，25、导风孔，3、中通纤维膜管，4、第一端帽，41、第一凹槽，42、干燥出口，43、第一固定板，44、密封圈，5、第二端帽，51、第二凹槽，52、干燥入口，53、第三固定板，6、加强筋。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本实用新型技术方案进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
如图1-4所示，本实用新型提供一种新型燃料电池气体增湿器，包括增湿器本体1、密封板2、中通纤维膜管3、第一端帽4和第二端帽5，增湿器本体1的两相对侧边分别设置第一端帽4和第二端帽5；第一端帽4、增湿器本体1和第二端帽5依次构成完整气体增湿器；
第一端帽4、增湿器本体1和第二端帽5的外壁依次对应设置第一固定板43、第二固定板14和第三固定板53，第二固定板14设置有两个，且第二固定板14分别设置于增湿器本体1两相对侧边；第一固定板43、第二固定板14和第三固定板53通过使用螺栓紧固，提高了膜管增湿器的密封性；
第一端帽4和增湿器本体1之间设置密封圈44，密封圈44为硅橡胶材质构件；通过使用密封圈44提高密封的效果；
第一端帽4内设置第一凹槽41，第一端帽4的外壁竖向设置干燥出口42，干燥出口42和第一凹槽41贯通设置；第二端帽5内设置第二凹槽51；第二端帽5的外壁竖向设置干燥入口52，干燥入口52和第二凹槽51贯通设置；
干燥气体的干燥入口52、干燥出口42均设置成与中通纤维膜管3中央通孔垂直的方向，使气体在进入中通纤维膜管3内之前形成了湍流，有利于气体分布均匀性，避免了传统气体增湿器中气体一直在同一方向流动造成分布不均，大部分边缘部位中通纤维膜管3利用率不高的问题；
增湿器本体1内设置中空槽11；中空槽11的两端分别贯穿增湿器本体1的两相对侧边；密封板2和增湿器本体1的内壁依次连接设置；密封板2设置有两个，且密封板2分别与中空槽11的两端一一对应设置；
中通纤维膜管3的两端分别贯穿密封板2，且中通纤维膜管3的两端分别与第一凹槽41、第二凹槽51贯通设置；中通纤维膜管3的两端被密封材料封装在增湿器本体1的两端，保证膜管中心通孔不堵塞，该密封材料所形成的结构即为密封板2；中通纤维膜管3横向设置；中通纤维膜管3设置有若干，且中通纤维膜管3沿密封板2依次阵列设置；
增湿器本体1的外壁依次竖向设置湿气入口12和湿气出口13，且湿气入口12和湿气出口13均与中空槽11贯通设置；全部气体出入口都设置在同一个方向，使得其在燃料电池系统中的装配更加便利，使系统布置更紧凑；
上述气体增湿过程包括两个回路；管外湿润气体回路：从燃料电池电堆系统排出的湿润尾气从位于增湿器本体1一端的湿气入口12进入增湿器本体1，穿过中通纤维膜管3的膜外表面所形成的空间后，经设置的湿气出口13排放至大气中；
同时设置有管内干燥气体回路：干燥的待加湿气体从第二端帽5外壁的干燥入口52进入增湿器本体1，穿过中通纤维膜管3的膜内表面与经过中通纤维膜管3的膜外表面的潮湿气体进行湿热交换，干燥气体转换成为富含水分的气体后经过第一端帽4外壁竖向设置干燥出口42排出，其后再进入燃料电池电堆系统，完成加湿的过程；
增湿器本体1的外壁设置加强筋6，加强筋6沿增湿器本体1环绕设置；加强筋6设置有若干，且加强筋6沿增湿器本体1依次设置；外部的加强筋6的使用，提高了气体增湿器的机械强度，增加了其所能承受的气体压力；
密封板2的上部设置竖隔板21，竖隔板21沿密封板2的长度方向设置；
密封板2的上部设置横隔板22，横隔板22设置有若干，且横隔板22和竖隔板21依次交错设置；
竖隔板21和横隔板22的设置，对气体起到分流的作用，提高腔体内部气体分布均匀性；同时竖隔板21、横隔板22和增湿器本体1可以一体成型，增强了外壳的机械强度，使其能够承受更高的气体压力；同时降低了外壳形变的可能性，能够提高气体增湿器的使用寿命；
密封板2的上部设置导风槽23，导风槽23的上部设置安装板24，安装板24与增湿器本体1的内壁连接设置；对气体起到分流的作用，降低腔体内部气体进入密集设置的风阻较大的中通纤维膜管3束中央区域的难度；
导风槽23为方型构件，导风槽23的内壁设置导风孔25，导风孔25设置有若干，且导风孔25依次阵列设置；改变了原有的气体流动轨迹，产生了更多的湍流，延长了气体流道，提高了潮湿气体中水分和热量被转移的效率。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种新型燃料电池气体增湿器，其特征在于：包括增湿器本体、密封板、中通纤维膜管、第一端帽和第二端帽，所述增湿器本体的两相对侧边分别设置所述第一端帽和所述第二端帽；所述第一端帽内设置第一凹槽，所述第一端帽的外壁竖向设置干燥出口，所述干燥出口和所述第一凹槽贯通设置；
所述第二端帽内设置第二凹槽；所述第二端帽的外壁竖向设置干燥入口，所述干燥入口和所述第二凹槽贯通设置；
所述增湿器本体内设置中空槽；所述中空槽的两端分别贯穿所述增湿器本体的两相对侧边；
所述密封板和所述增湿器本体的内壁依次连接设置；所述密封板设置有两个，且所述密封板分别与所述中空槽的两端一一对应设置；
所述中通纤维膜管的两端分别贯穿所述密封板，且所述中通纤维膜管的两端分别与所述第一凹槽、所述第二凹槽贯通设置；
所述中通纤维膜管横向设置；所述中通纤维膜管设置有若干，且所述中通纤维膜管沿所述密封板依次阵列设置；
所述增湿器本体的外壁依次竖向设置湿气入口和湿气出口，且所述湿气入口和所述湿气出口均与所述中空槽贯通设置。
2.根据权利要求1所述的一种新型燃料电池气体增湿器，其特征在于：所述增湿器本体的外壁设置加强筋，所述加强筋沿所述增湿器本体环绕设置；
所述加强筋设置有若干，且所述加强筋沿所述增湿器本体依次设置。
3.根据权利要求1所述的一种新型燃料电池气体增湿器，其特征在于：所述第一端帽、所述增湿器本体和所述第二端帽的外壁依次对应设置第一固定板、第二固定板和第三固定板，所述第二固定板设置有两个，且所述第二固定板分别设置于所述增湿器本体两相对侧边。
4.根据权利要求1所述的一种新型燃料电池气体增湿器，其特征在于：所述第一端帽和所述增湿器本体之间设置密封圈，所述密封圈为硅橡胶材质构件。
5.根据权利要求1所述的一种新型燃料电池气体增湿器，其特征在于：所述密封板的上部设置竖隔板，所述竖隔板沿所述密封板的长度方向设置。
6.根据权利要求5所述的一种新型燃料电池气体增湿器，其特征在于：所述密封板的上部设置横隔板，所述横隔板设置有若干，且所述横隔板和所述竖隔板依次交错设置。
7.根据权利要求1所述的一种新型燃料电池气体增湿器，其特征在于：所述密封板的上部设置导风槽，所述导风槽的上部设置安装板，所述安装板与所述增湿器本体的内壁连接设置。
8.根据权利要求7所述的一种新型燃料电池气体增湿器，其特征在于：所述导风槽为方型构件，所述导风槽的内壁设置导风孔，所述导风孔设置有若干，且所述导风孔依次阵列设置。
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CN113418727A (zh) * 2021-05-27 2021-09-21 深圳伊腾迪新能源有限公司 一种增湿器性能测试装置及其使用方法
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