CN214898518U - 一种串联式燃料电池增湿器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种串联式燃料电池增湿器，包括壳体、位于所述壳体外部的干气入口、干气出口、湿气入口、湿气出口，以及位于所述壳体内部的增湿模块，所述干气入口和所述湿气入口同位于所述壳体一侧，所述干气出口和所述湿气出口同位于所述壳体的另一侧，所述干气入口和所述干气出口、所述湿气入口和所述湿气出口分别成对角布置。本实用新型设计的增湿器增湿效率高、气体流阻小，增湿器内部结构紧凑，占用空间小，降低了在整车应用中总布置的难度。

Description

一种串联式燃料电池增湿器

技术领域

本实用新型涉及增湿器领域，具体涉及一种串联式燃料电池增湿器。

背景技术

目前，大多数燃料电池汽车采用空气作为氧化剂，由于常规情况下，空气中水分含量较低，且空气湿度受天气、地域变化影响很大，如果空气湿度不足，会影响燃料电池的性能，并且会使燃料电池的使用寿命降低。为了消除空气水含量不足对燃料电池电堆的影响，一种有效的方法就是在燃料电池动力系统中增加一个增湿设备，对燃料电池堆的氧化剂进行增湿。

现有的燃料电池空气增湿器均为膜管式增湿器，其体积较大，单位体积增湿量较小，增湿效率较低；尤其在乘用车应用中，由于增湿器体积偏大，增加了整车总布置的难度。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种串联式燃料电池增湿器，该增湿器单位体积增湿效率高，内部结构紧凑，占用空间小。

本实用新型提供的一种串联式燃料电池增湿器，包括壳体、位于所述壳体外部的干气入口、干气出口、湿气入口、湿气出口，以及位于所述壳体内部的增湿模块，所述干气入口和所述湿气入口同位于所述壳体一侧，所述干气出口和所述湿气出口同位于所述壳体的另一侧，所述干气入口和所述干气出口、所述湿气入口和所述湿气出口分别成对角布置。

进一步地，所述增湿模块包括若干相互平行的增湿单元。

进一步地，所述增湿单元包括双面导流板和吸水介质，所述双面导流板为锯齿状结构，且板面上分布有小孔，所述吸水介质固定在所述双面导流板上。

进一步地，所述双面导流板相互交叉安装在一起，在所述双面导流板之间形成多个菱形结构，所述吸水介质固定在所述双面导流板的交叉部位。

进一步地，所述吸水介质为平面结构。

进一步地，所述双面导流板为金属板或高分子板，所述吸水介质为纤维膜片或Nafion膜片或吸水陶瓷片。

进一步地，所述增湿模块还包括模块端板，所述模块端板设于所述壳体的长度方向的两端且垂直于所述干气入口、干气出口、湿气入口、湿气出口，每块所述模块端板的外侧为平板状结构，内侧为锯齿状结构，所述模块端板上分布有供气体流过的小孔。

进一步地，所述双面导流板与模块端板之间、所述双面导流板之间、以及所述双面导流板与所述吸水介质之间形成有气体导流通道。

进一步地，所述壳体与所述干气入口、干气出口、湿气入口、湿气出口之间为焊接或螺纹连接。

进一步地，所述增湿模块与所述壳体之间为卡槽连接或者螺纹连接

与现有的技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型一种串联式燃料电池增湿器，采用吸水介质与双面导流板组合的方式进行增湿，增大了增湿器的水分交换面积，由于气体导流通道的存在，再加上双面导流板特有的结构以及与吸水介质形成特殊的流道，使增湿器的流阻大大降低，且通过双面导流板对吸水介质的支撑作用，使吸水介质不会因为两侧压差的长期存在而产生变形。在相同的增湿量情况下，本发明的增湿液体能及时补充，增湿器内部结构紧凑，占用空间更小。

附图说明

图1为本实用新型串联式燃料电池车用空气增湿器的整体结构示意图。

图2为本实用新型串联式燃料电池车用空气增湿器的增湿模块内部结构剖面图。

图3为本实用新型串联式燃料电池车用空气增湿器的增湿单元结构剖面图。

其中：1-壳体；2-干气入口；3-干气出口；4-湿气入口；5-湿气出口；6-增湿模块；61-模块端板；62-气体导流通道；63-增湿单元；63a-双面导流板；63b-吸水介质。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，本描述中指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

请参图1，本实用新型提供的一种串联式燃料电池增湿器，包括矩形的壳体1、位于所述壳体1外的四个圆管状的管路接口，分别为干气入口2、干气出口3、湿气入口4、湿气出口5，以及位于所述壳体1内部的增湿模块6，所述干气入口2和所述湿气入口4同位于所述壳体1一侧，即图1中的左侧，所述干气出口3和所述湿气出口5同位于所述壳体1的另一侧，即图1中的右侧，所述干气入口2和所述干气出口3、所述湿气入口4和所述湿气出口5分别成对角布置，使两侧气体互通，降低流阻。

请参图2-3，所述增湿模块6包括模块端板61、气体导流通道62以及增湿单元63。所述模块端板61有两块，分别设于壳体1位于长度方向的两端，垂直于四个管路接口。每块模块端板61的外侧为平板状结构，内侧为锯齿状结构，且模块端板61上分布有小孔，供气体穿过。所述气体导流通道62和所述增湿单元63位于所述两块模块端板61之间，所述增湿单元63包括双面导流板63a和吸水介质63b。所述吸水介质63b为平面结构，其可根据性能要求选择纤维膜片、Nafion膜片、吸水陶瓷片以及其它可以进行湿、热交换的材料。所述双面导流板63a有2块，分别为锯齿状结构，与所述模块端板61内侧的锯齿状结构相对应，且双面导流板63a的板面上分布有小孔，便于气体流通，双面导流板63a相互交叉安装在一起，在两块双面导流板63a之间形成多个菱形结构，吸水介质63b固定于双面导流板63a的交叉部位，双面导流板63a对吸水介质63b起到支撑作用，防止由于两侧存在压差导致增湿介质变形，双面导流板63a为金属材料或高分子材料。所述气体导流通道62位于所述模块端板61的内侧与双面导流板63a的外侧之间、相邻双面导流板63a的外侧之间、以及双面导流板63a的内测与吸水介质63b之间，起到均匀分配气流的作用。

进一步地，所述壳体1与所述干气入口2、干气出口3、湿气入口4、湿气出口5之间为焊接或螺纹连接，所述增湿模块6与所述壳体1之间为卡槽连接或者螺纹连接。

可选的，干气入口2、干气出口3、湿气入口4、湿气出口5、壳体1、双面导流板63a、吸水介质63b、模块端板61的大小均可根据实际需求确定。所述增湿单元63的数量可根据增湿、流阻设计需求确定，这些增湿单元63串联组成增湿模块6，增湿模块6内包括多个相互平行的增湿单元63。

使用时，干空气从壳体1外侧通过干气入口2进入增湿器，通过模块端板61上的小孔流入增湿模块6，流入各增湿单元63的气体导流通道62内，气体导流通道62均匀分配干空气，使干空气通过双面导流板63a的小孔流入其内部，在双面导流板63a的导流作用下，干空气可以在增湿单元63内均匀分布，充分接触吸水介质63b，由吸水介质63b给干空气增湿后，通过另一侧模块端板61上的小孔流出增湿模块，再通过干气出口3流出增湿器，进入燃料电池电堆。

与此同时，燃料电池电堆排出的湿空气，从壳体1外侧通过湿气入口4进入增湿器，通过模块端板61上的小孔流入增湿模块6，流入各增湿单元63的气体导流通道62内，在双面导流板63a的导流作用下，湿空气可以在增湿单元63内均匀的分布，充分接触吸水介质63b，吸水介质63b吸收水分后，湿空气通过另一侧模块端板61上的小孔流出增湿模块，再通过湿气出口5流出增湿器，进入尾气排放系统。

经过上面的叙述可以知道，本实用新型提供的一种串联式燃料电池增湿器，采用吸水介质与双面导流板组合的方式进行增湿，增大了增湿器的水分交换面积，由于气体导流通道的存在，再加上双面导流板特有的结构以及与吸水介质形成特殊的流道，使增湿器的流阻大大降低，且通过双面导流板对吸水介质的支撑作用，使吸水介质不会因为两侧压差的长期存在而产生变形。在相同的增湿量情况下，本发明的增湿液体能及时补充，增湿器内部结构紧凑，占用空间更小。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种串联式燃料电池增湿器，其特征在于，包括壳体(1)、位于所述壳体(1)外部的干气入口(2)、干气出口(3)、湿气入口(4)、湿气出口(5)，以及位于所述壳体(1)内部的增湿模块(6)，所述干气入口(2)和所述湿气入口(4)同位于所述壳体(1)一侧，所述干气出口(3)和所述湿气出口(5)同位于所述壳体(1)的另一侧，所述干气入口(2)和所述干气出口(3)、所述湿气入口(4)和所述湿气出口(5)分别成对角布置。

2.如权利要求1所述的串联式燃料电池增湿器，其特征在于，所述增湿模块(6)包括若干相互平行的增湿单元(63)。

3.如权利要求2所述的串联式燃料电池增湿器，其特征在于，所述增湿单元(63)包括双面导流板(63a)和吸水介质(63b)，所述双面导流板(63a)为锯齿状结构，且板面上分布有小孔，所述吸水介质(63b)固定在所述双面导流板(63a)上。

4.如权利要求3所述的串联式燃料电池增湿器，其特征在于，所述双面导流板(63a)相互交叉安装在一起，在所述双面导流板(63a)之间形成多个菱形结构，所述吸水介质(63b)固定在所述双面导流板(63a)的交叉部位。

5.如权利要求4所述的串联式燃料电池增湿器，其特征在于，所述吸水介质(63b)为平面结构。

6.如权利要求4所述的串联式燃料电池增湿器，其特征在于，所述双面导流板(63a)为金属板或高分子板，所述吸水介质(63b)为纤维膜片或Nafion膜片或吸水陶瓷片。

7.如权利要求3所述的串联式燃料电池增湿器，其特征在于，所述增湿模块(6)还包括模块端板(61)，所述模块端板(61)设于所述壳体(1)的长度方向的两端且垂直于所述干气入口(2)、干气出口(3)、湿气入口(4)、湿气出口(5)，每块所述模块端板(61)的外侧为平板状结构，内侧为锯齿状结构，所述模块端板(61)上分布有供气体流过的小孔。

8.如权利要求7所述的串联式燃料电池增湿器，其特征在于，所述双面导流板(63a)与所述模块端板(61)之间、所述双面导流板(63a)之间、以及所述双面导流板(63a)与所述吸水介质(63b)之间形成有气体导流通道(62)。

9.如权利要求1所述的串联式燃料电池增湿器，其特征在于，所述壳体(1)与所述干气入口(2)、干气出口(3)、湿气入口(4)、湿气出口(5)之间为焊接或螺纹连接。

10.如权利要求1所述的串联式燃料电池增湿器，其特征在于，所述增湿模块(6)与所述壳体(1)之间为卡槽连接或者螺纹连接。

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