DE102004022311A1

DE102004022311A1 - Feuchtigkeitsaustauschmodul mit einem Bündel von für Feuchtigkeit durchlässigen Hohlfasermembranen

Info

Publication number: DE102004022311A1
Application number: DE102004022311A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr. Berger; Gert Dr.-Ing. Hinsenkamp; Jens Dipl.-Ing. Intorp; Patrick Dipl.-Ing. Mangold; Jochen Dipl.-Ing. Schäfer; Sven Dipl.-Ing. Schnetzler; Wolfgang Dipl.-Ing. Weger; Norbert Dipl.-Ing. Wiesheu
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-05-04
Filing date: 2004-05-04
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2024-05-05
Also published as: DE102004022311B4; US20050247618A1; US7361211B2; JP3930031B2; JP2005319462A

Abstract

Ein Feuchtigkeitsaustauschmodul weist ein Bündel von für Feuchtigkeit durchlässigen Hohlfasermembranen und wenigstens ein Leitungselement zur Zuleitung eines die Hohlfasern in einer Innenströmung durchströmenden Gasstroms auf. Das wenigstens eine Leitungselement mündet in einen Einströmbereich, welcher zumindest annähernd den Querschnitt des Bündels der Hohlfasermembranen aufweist. Erfindungsgemäß mündet das wenigstens eine Leitungselement in einem Winkel von 60° bis 120° zu der Längsachse des Bündels der Hohlfasermembranen in den Einströmbereich, ohne dass sich die Längsachsen des einen Leitungselements und des Bündels der Hohlfasermembranen schneiden.
Das Feuchtigkeitsaustauschmodul kann bevorzugt zur Befeuchtung von Zugluft zu einem Brennstoffzellensystem eingesetzt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Feuchtigkeitsaustauschmodul mit einem Bündel von für Feuchtigkeit durchlässigen Hohlfasermembranen, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung eines derartigen Feuchtigkeitsaustauschmoduls.

Gattungsgemäße Feuchtigkeitsaustauschmodule sind im Stand der Technik beschrieben, so zeigt beispielsweise die JP 2002 – 3 03 435 ein Modul, bei denen sich der Strömungsquerschnitt von dem eines senkrecht zum Modul angeordneten Leitungselements auf den Querschnitt des zu durchströmenden Teils des Bündels der Hohlfasermembranen erhöht.

Dabei kommt es zu der Problematik, dass die Verteilung der Strömung auf den zu durchströmenden Querschnitt des Bündels der Hohlfasern sehr ungleichmäßig wird, insbesondere je größer der Durchmesser des zu durchströmenden Teils des Bündels der Hohlfasermembranen ausfällt. Ein vergleichbarer Aufbau zum Anströmen des gesamten zur Verfügung stehenden Querschnitts des Bündels der Hohlfasermembranen analog der oben genannten japanischen Schrift wäre daher sehr ineffizient.

Beim Versuch ein möglichst kompaktes Feuchtigkeitsaustauschmodul zu bauen, ist nun aber gerade eine sehr gleichmäßige Verteilung auf den zu durchströmenden Querschnitt des Bündels der Hohlfasermembranen sehr wichtig, damit möglichst die gesamte Oberfläche aller Hohlfasermembranen effektiv genutzt werden kann und so ein möglichst kurzes Bündel der Hohlfasermembranen ausreicht. Verbunden damit sollte nun jedoch nach wie vor auch ein kompakter, also eine geringe Baulänge aufweisender Einströmbereich realisiert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Feuchtigkeitsaustauschmodul zu schaffen, welches sehr kompakt und platzsparend realisiert werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Dabei wird durch die Anbindung der Leitung in einem Winkel zu der Längsachse des Bündels der Hohlfasermembranen ein sehr kompakter Aufbau ermöglicht. Aufgrund der außermittigen Anordnung des Leitungselements, kann ferner eine sehr gleichmäßige Verteilung des Gasstroms in dem Einströmbereich erzielt werden. Der erfindungsgemäße Aufbau des Feuchtigkeitsaustauschmoduls erlaubt somit einen sehr kompakten und dennoch sehr effizienten Feuchtigkeitsaustausch. Durch die in einem Winkel zu der Längsachse des Bündels der Hohlfasermembranen angeordneten Leitungselemente kann außerdem ein sehr effizienter und Platz sparender Einbau des Feuchtigkeitsaustauschmoduls, z.B. in einem Brennstoffzellensystem, aufgrund der seitlichen Zugänglichkeit der Leitungselemente bzw. der Anschlüsse dieser Leitungselemente.

Eine bevorzugte Verwendung eines erfindungsgemäßen Feuchtigkeitsaustauschmoduls ergibt sich aus Anspruch 12.

Dabei kann das Feuchtigkeitsaustauschmodul insbesondere zum Trocknen und Befeuchten von Prozessgasströmen, beispielsweise zum Befeuchten der Zuluft zu der Brennstoffzelle mittels des Abgases aus der Brennstoffzelle, eingesetzt werden. Je nach Aufbau und Einsatz eines derartigen Brennstoffzellensystems, beispielsweise als Antriebssystem in Fahrzeugen, kommt der kompakten und leichten Bauweise bei dennoch sehr hoher Feuchtigkeitsaustauschrate eine entscheidende Bedeutung zu. Das erfindungsgemäße Feuchtigkeitsaustauschmodul wird diesen Anforderungen gerecht und stellt damit ein sehr gutes Feuchtigkeitsaustauschmodul für die oben genannte Verwendung dar.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Feuchtigkeitsaustauschmoduls ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen sowie aus den Ausführungsbeispielen, welche nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert werden.
Dabei zeigen:
1 ein schematisch angedeutetes Brennstoffzellensystem mit einem Feuchtigkeitsaustauschmodul gemäß der Erfindung;
2 eine erste Ausführungsform eines schematisierten Einströmbereichs des erfindungsgemäßen Feuchtigkeitsaustauschmoduls im Längsschnitt;
3 eine erste Ausführungsform eines schematisierten Einströmbereichs des erfindungsgemäßen Feuchtigkeitsaustauschmoduls im Querschnitt;
4 eine zweite Ausführungsform eines schematisierten Einströmbereichs des erfindungsgemäßen Feuchtigkeitsaustauschmoduls im Längsschnitt;
5 eine dritte Ausführungsform eines schematisierten Einströmbereichs des erfindungsgemäßen Feuchtigkeitsaustauschmoduls im Längsschnitt; und
6 eine vierte Ausführungsform eines schematisierten Einströmbereichs des erfindungsgemäßen Feuchtigkeitsaustauschmoduls im Längsschnitt.
In 1 ist ein sehr stark schematisiertes Brennstoffzellensystem 1 zu erkennen. Dieses umfasst eine Brennstoffzelle 2, bei welcher ein Kathodenraum 3 mittels einer protonenleitenden Membran (PEM) 4 von einem Anodenraum 5 abgetrennt ist. Die Brennstoffzelle 2 kann dabei in an sich bekannter Weise aus Wasserstoff (H₂) in ihrem Anodenraum 5 und Luft in ihrem Kathodenraum 3 elektrische Leistung erzeugen. Die Brennstoffzelle 2 kann als einzelne Brennstoffzelle, insbesondere jedoch als eine Anordnung vieler Brennstoffzellen, als ein so genannter Brennstoffzellenstack, aufgebaut es sein. Um die protonenleitende Membran 4 vor Austrocknung und somit einer Schädigung zu schützen wird die dem Kathodenraum 3 über einen Kompressor 6 zugeführte Luft in einem schematisch angedeuteten Feuchtigkeitsaustauschmodul 7 durch die aus der Brennstoffzelle 2 strömenden Abgase befeuchtet.
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel des Feuchtigkeitsaustauschmoduls 7 strömt das feuchte Abgas der Brennstoffzelle 2 durch ein Bündel 8 von Hohlfasermembranen, deren äußere Oberflächen von der zu befeuchtenden Luft für die Brennstoffzelle 2 umströmt werden. Die in dem Abgas vorhandene Feuchtigkeit wird durch die für Wasserdampf durchlässigen Hohlfasermembranen auf die zu dem Kathodenraum 3 strömende Luft übertragen, so dass diese befeuchtet wird und ihrerseits die protonenleitende Membran 4 befeuchtet, so dass diese vor einer Austrocknung und damit einer Schädigung bzw. vorzeitigen Alterung geschützt ist.
Da in den Hohlfasermembranen selbst ein höherer Druckverlust herrscht, als beim Umströmen derselben, ist die hier dargestellte Anordnung des Kompressors 6 besonders effizient, da so bei gleicher Kompressorleistung ein höherer Innendruck in der Brennstoffzelle 2 erzielt werden kann. Somit lässt sich bei vorgegebenem Innendruck einerseits die Größe und Leistung des Kompressors 6 sowie dessen Energieverbrauch minimieren, bei vorgebender Größe und Leistung des Kompressors 6 andererseits der Wirkungsgrad der Brennstoffzelle 2 aufgrund der verbesserten Thermodynamik bei höherem Innendruck entsprechend steigern.
Je nach eingesetztem Brennstoffzellensystem 1 wird der Anodenraum 5 der Brennstoffzelle 2 mit Wasserstoff aus einem Wasserstoffvorrat oder mit Wasserstoff, welcher durch ein Gaserzeugungssystem aus z.B. einem flüssigen Kohlenwasserstoff erzeugte wurde, versorgt. Der Anodenraum 5 wird bei einem reinen Wasserstoffsystem im Dead-End-Betrieb oder mit einem Anoden-Loop betrieben, während bei in dem Gaserzeugungssystem erzeugten Wasserstoff Restgase aus dem Anodenraum 5 als Abgas abgeführt werden. Dementsprechend kann das zur Befeuchtung genutzte feuchte Abgas entweder aus dem Kathodenraum 3 alleine oder aus dem Kathodenraum 3 und dem Anodenraum 5 gemeinsam stammen, wie es in 1 durch die gestrichelte Verbindung zwischen dem Anodenraum 5 und dem Abgas aus dem Kathodenraum 3 angedeutet ist.
Je nach eingesetztem Brennstoffzellensystem 1 kann die befeuchtete Zuluft zumindest teilweise auch anderweitig eingesetzt werden, z.B. zum Bereitstellen wenigstens eines Teils der benötigten Wassermenge für die Erzeugung eines wasserstoffhaltigen Gases aus einem z.B. flüssigen Kohlenwasserstoff, wie dies beispielsweise in der DE 103 09 794 ausgeführt ist.
Die folgenden Ausführungen beziehen sich jeweils auf dieses oben dargelegte Ausführungsbeispiel des Feuchtigkeitsaustauschmoduls 7 in dem Brennstoffzellensystem 1. Die Erfindung soll jedoch nicht auf derartige Anwendungen des erfindungsgemäßen Feuchtigkeitsaustauschmoduls 7 eingeschränkt sein.
In 2 ist ein Teil eines Feuchtigkeitsaustauschmoduls 7 dargestellt. Dieses umfasst in dem dargestellten Bereich einen Teil des Bündels 8 an Hohlfasermembranen, ein Leitungselement 9 zur Zuführung des feuchten Gasstroms, hier des Brennstoffzellenabgases, sowie einen Einströmbereich 10, in welchem sich der Gasstrom verteilt, ehe er die Hohlfasermembranen in Richtung einer Längsachse 11 des Bündels 8 an Hohlfasermembranen durchströmt.
Die Anordnung des Leitungselements 9 – denkbar wären hier auch mehrere Leitungselemente 9, welche gleichmäßig um den Umfang des Einströmbereichs 10 verteilt sein könnten – in einem Winkel von 60° bis 120° zu der Längsachse 11 des Bündels 8 der Hohlfasermembranen ermöglicht einen in Richtung der Längsachse 11 sehr kurzen Einströmbereich 10. Damit lässt sich ein außerordentlich kompaktes Feuchtigkeitsaustauschmodul 7 realisieren. Um eine möglichst gleichmäßige Anströmung des zur Verfügung stehenden Querschnitts aller Hohlfasermembranen des Bündels 8 zu erreichen und somit die Austauschoberfläche und damit letztendlich auch die Länge des Bündels 8 bzw. des gesamten Feuchtigkeitsaustauschmoduls 7 minimieren zu können, ist eine gute Verteilung des einströmenden Gasstroms in dem Einströmbereich 10 nötig.
Durch die bereits angesprochene Anordnung des Leitungselements 9, hier in einem Winkel von 90° zu der Längsachse 11 und außermittig, also so, dass sich die Längsachsen des jeweiligen Leitungselements 9 und des Bündels 8 der Hohlfasermembranen nicht schneiden, wird eine sehr gleichmäßige Verteilung des einströmenden Gasstroms erzielt.
Um eine mögliche derartige Anordnung des Leitungselements 9 zu verdeutlichen, ist in 3 der Einströmbereich 10 in einem Querschnitt dargestellt. Hier ist zu erkennen, dass das Leitungselement 9 so angeordnet ist, dass dessen Längsachse in einer Ebene parallel zu der Längsachse 11 des Bündels 8 der Hohlfasermembranen befindet. Diese im hier dargestellten Fall tangentiale Anbindung des Leitungselements 9 an den Einströmbereich 10 ermöglicht eine weitaus bessere und gleichmäßigere Verteilung des einströmenden Gasstroms in dem Einströmbereich 10 als es eine mittige Anordnung des Leitungselements 9 tun würde.
Eine weitere Ausgestaltung ist in 4 dargestellt. Neben der Anbindung des Leitungselements 9 in einem Winkel von ca. 70° zu der Längsachse 11 des Bündels 8 an Hohlfasermembranen, ist hier zusätzlich ein Mittel 12 zum Erzeugen einer Drallbewegung in dem Gasstrom in das Leitungselement 9 integriert. Dieses Mittel 12 zum Erzeugen einer Drallbewegung in dem Gasstrom kann beispielsweise aus einem in sich verdrehten Streifen oder ggf. auch aus einem in Querschnitt sternförmigen, in sich verdrehten Element bestehen. Um eine ausreichende Drallbewegung des Gasstroms bei vertretbarem Strömungswiderstand in demselben zu erreichen, kann das Element bzw. der Streifen um ca. 70° bis 270°, insbesondere um eine halbe Umdrehung (180°) verdreht sein. Das Element bzw. der Streifen kann z.B. aus einem Blech oder dergleichen bestehen.
Die Kombination aus tangentialer Einströmung und Drallbewegung des Gasstroms sorgt für eine gute Verteilung desselben in dem Einströmbereich 10, so dass sämtliche Hohlfasermembranen des Bündels 8 sehr gut ausgenutzt werden. Die zur Verfügung stehenden Hohlfasermembranen können bei gleicher genutzter Austauschfläche dementsprechend kürzer ausgeführt werden, so dass insgesamt ein sehr kleines, leichtes und kompaktes Feuchtigkeitsaustauschmodul 7 realisiert werden kann.
In 5 ist eine weitere Ausgestaltung des Feuchtigkeitsaustauschmoduls 7 dargestellt. Um die möglichst gleichmäßige Verteilung des Gasstroms in dem Einströmbereich 10 weiter zu verbessern, ist ein Umlenkmittel 13 vorgesehen, welches so zwischen dem Leitungselement 9 und dem Einströmbereich 10 platziert ist, dass der Gasstrom nicht unmittelbar in den Einströmbereich 10 einströmen kann, sondern immer zuerst von dem Umlenkmittel 13 umgelenkt wird. Um den Effekt einer Verbesserung der gleichmäßigeren Verteilung des Gasstroms zu erzielen würde jedes Umlenkmittel ausreichen, welches zwischen dem Leitungselement 9 und dem Einströmbereich 10 platziert ist.
Als besonders günstig hat sich jedoch ein ringförmiges Umlenkmittel 13 erwiesen, wie es in 5 dargestellt ist. Das ringförmige Umlenkmittel 13 ist dabei so ausgestaltet, dass es einen Ringspalt 14 zwischen dem Umlenkmittel 13 und einem Gehäuse 15 des Einströmbereichs 10 ausbildet. Dieser Ringspalt 14 ist dabei lediglich auf seiner dem Bündel 8 der Hohlfasermembranen abgewandten Seite mit dem Einströmbereich 10 verbunden bzw. in der Art offen, dass der Gasstrom hier durch zu dem Bündel 8 der Hohlfasermembranen strömenden kann. Der tangentiale in den Ringspalt 14 einströmende Gasstrom verteilt sich ist so noch gleichmäßiger in dem Einströmbereich 10.
In der Ausgestaltung des Feuchtigkeitsaustauschmoduls 7 gemäß 5 sind ferner Mittel zum Abscheiden von Flüssigkeit aus dem Gasstrom vorgesehen. Neben prinzipiell möglichen verschiedenen denkbaren Ausführungen dieser Mittel, beispielsweise in Form von Gestricken oder Gittern ist hier eine sehr einfache und effiziente Formen der Mittel zum Abscheiden von Flüssigkeit gewählt.
Die Mittel zum Abscheiden von Flüssigkeit weisen in der in 5 dargestellten Ausführungsform dazu eine Nut 16 auf, welche in dem Gehäuse 15 des Einströmbereichs 10 angeordnet ist. Diese Nut 16 ist dabei in einem Bereich angeordnet in welchem der Gasstrom aufgrund seiner tangentialen Einströmung entlang des Gehäuses 15 des Einströmbereichs 10 strömt, so dass sich in dem Gasstrom befindliche Flüssigkeitströpfchen aufgrund der Fliehkraft in dem Bereich des Gehäuses 15 sammeln in dem die Nut 16 angeordnet ist. Aus dem Bereich der Nut 16 kann die sich sammelnden Flüssigkeit dann über hier nicht dargestellte Mittel, beispielsweise ein Ventil oder eine Ablaufrinne aus dem Einströmbereich 10 entfernt werden. Die Nut 16 bzw. eine weitere Nut kann dabei selbstverständlich zusätzlich oder auch nur im Bereich des Umlenkmittels 13 angeordnet sein.
Grundlegend bieten die Mittel zum Abscheiden von Flüssigkeit aus dem Gasstrom dabei den entscheidenden Vorteil, dass Flüssigkeitströpfchen aus dem Gasstrom entfernt werden, so dass die Hohlfasermembranen von einer reinen Einphasen strömung aus Gas bzw. Dampf durchströmt werden. Eine solche Einphasenströmung ermöglicht dabei einen deutlich geringeren Druckverlust in den Hohlfasermembranen des Bündels 8 als eine Zweiphasenströmung mit Gas bzw. Dampf und schwebenden flüssigen Teilchen. Ferner kann ggf. ein Zusetzen der geringer Querschnitte der Hohlfasermembranen durch die flüssigen Teilchen verhindert werden. Die Mittel zum Abscheiden von Flüssigkeit ermöglichen die hier dargestellte Verschaltung des Feuchtigkeitsaustauschmoduls 7, ohne dass dieses hinsichtlich der Austauschleistung und Größe aus Überlegungen der Betriebssicherheit, Druckverlustminimierung und Zuverlässigkeit heraus entsprechend überdimensioniert ausgebildet werden müsste.
Die Ausführungsform des Einströmbereichs 10, welche in 6 dargestellt ist, unterscheidet sich von der in 5 dargestellten Ausführung lediglich dadurch, dass die Umlenkmittel 13a, 13b eine etwas andere Form aufweisen. Die Umlenkmittel bestehen auch hier aus einem im wesentlichen ringförmigen Element 13a, welches aus einer Art Ringschiene mit tropfenförmigem Querschnitt besteht. Dieses ringförmige Element 13a wirkt dabei mit einer in etwa kegelförmigen Ausbuchtung 13b des Gehäuses 15 zusammen, deren Spitze in Richtung des Bündels 18 der Hohlfasermembranen zeigt, und deren Mantelfläche nach innen gewölbt ist.
Ausgehend von dem Ringsspalt 14 vergrößert sich der für den Gasstrom durchströmbare Querschnitt damit entlang der Umlenkmittel 13a, 13b zu einer zusammenhängenden kreisförmigen Fläche. Die Wände der Umlenkmittel 13a, 13b sind dabei so ausgestaltet, dass zumindest in dem dem Bündel 8 der Hohlfasermembranen zugewandten Teil Umlenkmittel 13a, 13b eine kontinuierliche Erweiterungen des durchströmbaren Querschnitts stattfindet, so dass eine Ablösung der Strömung von den Umlenkmittel 13a, 13b weitgehend vermieden werden kann. Damit lässt sich eine sehr gleichmäßige Verteilung des einströmenden Gasstroms auf die zur Verfügung stehende Fläche des Bündels 8 der Hohlfasermembranen erreichen. Der Aufbau gemäß 6 kann im Grundprinzip mit einem "zusammengefalteten" idealen Diffusor verglichen werden.
Auch in der Ausgestaltung gemäß 6 sind an geeigneter Stelle die Mittel zum Abscheiden von Flüssigkeit aus dem Gasstrom in Form der Nut 16 vorgesehen. Die Nut 16 bzw. eine weitere Nut könnte dabei selbstverständlich auch zusätzlich oder ausschließlich im Bereich der Umlenkmittel 13a, 13b (bzw. 13 bei der Ausgestaltung gemäß 5) angeordnet sein.
Sämtliche hier dargestellten Ausführungsformen des Einströmbereichs 10 des Feuchtigkeitsaustauschmoduls 7, jeweils mit oder ohne die Mittel 12 zum Erzeugen einer Drallbewegung in dem Gasstrom, die Mittel zum Abscheiden von Flüssigkeit, (z.B. in Form der Nut 16) und/oder die entsprechenden Ausgestaltungen der Umlenkmittel 13, 13a, 13b können dabei beliebig miteinander kombiniert werden. Somit kann gemäß den Ausgestaltungen der Erfindung leicht die jeweils günstigste mechanische Anbindung des bzw. der Leitungselemente 9 bei möglichst gleichmäßiger Verteilung des einströmenden Gasstroms auf die zur Verfügung stehende Fläche des Bündels 8 Hohlfasermembranen erzielt werden.

Claims

Feuchtigkeitsaustauschmodul mit einem Bündel von für Feuchtigkeit durchlässigen Hohlfasermembranen, und mit wenigstens einem Leitungselement zur Zuleitung eines die Hohlfasern in einer Innenströmung durchströmenden Gasstroms, wobei das wenigstens eine Leitungselement in einen Einströmbereich mündet, welcher zumindest annähernd den Querschnitt des Bündels der Hohlfasermembranen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Leitungselement (9) in einem Winkel von 60° bis 120° zu der Längsachse (11) des Bündels (8) der Hohlfasermembranen in den Einströmbereich (10) münden, ohne dass sich die Längsachsen von des das wenigstens eine Leitungselements (9) und des Bündels (8) der Hohlfasermembranen schneiden.
Feuchtigkeitsaustauschmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Leitungselement (9) wenigstens annähernd senkrecht zu der Längsachse (11) des Bündels (8) der Hohlfasermembranen tangential zu diesem in den Einströmbereich (10) mündet.
Feuchtigkeitsaustauschmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem durchströmbaren Querschnitt der Leitungselemente (9) und dem Einströmbereich (11) Umlenkmittel (13,13a,13b) für die Gasströmung vorgesehen sind.
Feuchtigkeitsaustauschmodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkmittel (13,13a) als ringförmiges Element ausgebildet sind.
Feuchtigkeitsaustauschmodul nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkmittel (13,13a) so angeordnet sind, dass ein mit dem wenigstens einen Leitungselement (9) verbundener Ringspalt (14) entsteht, welcher auf seiner dem Bündel (8) der Hohlfasermembranen abgewandten Seite mit dem Einströmbereich (10) verbunden ist.
Feuchtigkeitsaustauschmodul nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkmittel (13,13a) so ausgebildet sind, dass sich der Querschnitt ausgehend von einem ringspaltförmigen Querschnitt (14), in welchen das wenigstens eine Leitungselement (9) mündet zu einem größeren flächig geschlossenen, insbesondere kreisförmigen, Querschnitt im Bereich des Bündels (8) der Hohlfasermembranen erweitert.
Feuchtigkeitsaustauschmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erweiterung des Querschnitts zumindest in dem dem Bündel (8) der Hohlfasermembranen zugewandten Bereich kontinuierlich erfolgt, so dass die Gasströmung sich nicht von den Umlenkmitteln (13a,13b) ablöst.
Feuchtigkeitsaustauschmodul nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkmittel einen ringförmigen Köper (13a) und einem zentral dazu angeordneten im wesentlichen kegelförmigen Körper (13b) umfassen, dessen Spitze dem Bündel (8) der Hohlfasermembranen zugewandt ist.
Feuchtigkeitsaustauschmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im dem dem Einströmbereich (10) zugewandten Ende des wenigstens einen Leitungselements (9) Mittel (12) vorgesehen sind, durch welche in der Gasströmung eine Drallbewegung erzielbar ist.
Feuchtigkeitsaustauschmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung vor dem Bündel (8) der Hohlfasermembranen Mittel zum Abscheiden von flüssigen Teilchen vorgesehen sind.
Feuchtigkeitsaustauschmodul nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Abscheiden von flüssigen Teilchen eine Nut (16) in einer Wandung des Einströmbereichs (10) und/oder der Umlenkmittel (13, 13a, 13b) aufweisen.
Verwendung eines Feuchtigkeitsaustauschmoduls nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Brennstoffzellensystem (1).
Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Feuchtigkeitsaustauschmodul (7) Zuluft zu dem Brennstoffzellensystem (1) befeuchtet wird, wobei die Zuluft mittels einer Kompressionseinrichtung (6) entlang der äußerem Oberflächen der Hohlfasermembranen in das Brennstoffzellensystem (1) gefördert wird, während ein feuchtes Abgas aus wenigstens einer Brennstoffzelle (2) des Brennstoffzellensystems (1) die Hohlfasermembranen durchströmt.