DE102019123534A1 - Humidifier with carrier plates and carrier plate for a humidifier - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Befeuchtungseinrichtung (100), insbesondere für ein Brennstoffzellensystem, mit einer Mehrzahl von in einem Plattenstapel (70) in einer Stapelrichtung (74) aufeinander folgenden Membranplatten (40), wobei wenigstens eine Membranplatte (40) eine Trägerplatte (10) mit wenigstens einer Membran (12) umfasst, wobei in der Trägerplatte (10) Strömungskanäle (60) angeordnet sind. Es sind wenigstens zwei Gruppen von Strömungskanälen (50, 60) im Plattenstapel (70) ausgebildet. Die Trägerplatte (10) weist beidseits jeweils eine Membran (12) auf. Die erste Gruppe von Strömungskanälen (50) ist zwischen Außenseiten (18) von Membranen (12) der in Stapelrichtung (18) aufeinanderfolgenden Membranplatten (40) angeordnet, und die zweite Gruppe von Strömungskanälen (60) ist zwischen Innenseiten (20) der beidseitigen Membranen (12) auf der Trägerplatte (10) angeordnet und von den Membranen (12) in Stapelrichtung (74) begrenzt.Die Erfindung betrifft ferner eine Trägerplatte (10) für eine Befeuchtungseinrichtung (100) sowie ein Brennstoffzellensystem mit einer Befeuchtungseinrichtung (100).The invention relates to a humidifying device (100), in particular for a fuel cell system, with a plurality of membrane plates (40) following one another in a plate stack (70) in a stacking direction (74), at least one membrane plate (40) having a carrier plate (10) comprises at least one membrane (12), flow channels (60) being arranged in the carrier plate (10). At least two groups of flow channels (50, 60) are formed in the plate stack (70). The carrier plate (10) has a membrane (12) on both sides. The first group of flow channels (50) is arranged between outer sides (18) of membranes (12) of the membrane plates (40) successive in the stacking direction (18), and the second group of flow channels (60) is between inner sides (20) of the membranes on both sides (12) arranged on the carrier plate (10) and delimited by the membranes (12) in the stacking direction (74). The invention also relates to a carrier plate (10) for a humidifier (100) and a fuel cell system with a humidifier (100).
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft eine Befeuchtungseinrichtung, insbesondere für ein Brennstoffzellensystem, mit Trägerplatten und eine Trägerplatte für eine Befeuchtungseinrichtung.The invention relates to a humidifier, in particular for a fuel cell system, with carrier plates and a carrier plate for a humidifier.
Stand der TechnikState of the art
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Befeuchtungseinrichtung anzugeben.It is an object of the invention to provide an improved humidifying device.
Eine weitere Aufgabe ist es, eine Trägerplatte für eine derartige Befeuchtungseinrichtung anzugeben.Another object is to specify a carrier plate for such a humidifying device.
Die vorgenannte Aufgabe wird nach einem Aspekt der Erfindung gelöst von einer Befeuchtungseinrichtung mit einer Mehrzahl von in einem Plattenstapel in einer Stapelrichtung aufeinanderfolgenden Membranplatten, wobei wenigstens eine Membranplatte eine Trägerplatte mit wenigstens einer Membran umfasst, wobei in der Trägerplatte Strömungskanäle angeordnet sind, und wobei im Plattenstapel wenigstens zwei Gruppen von Strömungskanälen ausgebildet sind; die Trägerplatte beidseits jeweils eine Membran aufweist; die erste Gruppe von Strömungskanälen zwischen Außenseiten der in Stapelrichtung aufeinanderfolgenden Membranen angeordnet ist und die zweite Gruppe von Strömungskanälen zwischen Innenseiten der beidseitigen Membranen auf der Trägerplatte angeordnet und von den Membranen in Stapelrichtung begrenzt ist.The aforementioned object is achieved according to one aspect of the invention by a humidifying device with a plurality of membrane plates following one another in a stack of plates in a stacking direction, at least one membrane plate comprising a carrier plate with at least one membrane, with flow channels being arranged in the carrier plate, and with the plate stack at least two groups of flow channels are formed; the carrier plate has a membrane on both sides; the first group of flow channels is arranged between outer sides of the successive membranes in the stacking direction and the second group of flow channels is arranged between inner sides of the two-sided membranes on the carrier plate and is delimited by the membranes in the stacking direction.
Die weitere Aufgabe wird nach einem weiteren Aspekt der Erfindung gelöst von einer Trägerplatte für eine Befeuchtungseinrichtung, wobei ein umlaufender Rand eine Aufnahmefläche für eine Membran umgibt und Strömungskanäle zumindest im Rand von einer Stirnseite in die Trägerplatte hineinführen.The further object is achieved according to a further aspect of the invention by a carrier plate for a humidifying device, a circumferential edge surrounding a receiving surface for a membrane and flow channels leading into the carrier plate at least in the edge from one end face.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.Favorable configurations and advantages of the invention emerge from the further claims, the description and the drawing.
Es wird eine Befeuchtungseinrichtung vorgeschlagen, mit einer Mehrzahl von in einem Plattenstapel in einer Stapelrichtung aufeinander folgenden Membranplatten, wobei wenigstens eine Membranplatte eine Trägerplatte mit wenigstens einer Membran umfasst, wobei in der Trägerplatte Strömungskanäle angeordnet sind. Im Plattenstapel sind wenigstens zwei Gruppen von Strömungskanälen ausgebildet. Die Trägerplatte weist beidseits jeweils eine Membran auf. Die erste Gruppe von Strömungskanälen ist zwischen Außenseiten von Membranen der in Stapelrichtung aufeinanderfolgenden Membranplatten angeordnet ist, und die zweite Gruppe von Strömungskanälen ist zwischen Innenseiten der beidseitigen Membranen auf der Trägerplatte angeordnet und in Stapelrichtung von den Membranen begrenzt.A humidification device is proposed with a plurality of membrane plates following one another in a stack of plates in a stacking direction, at least one membrane plate comprising a carrier plate with at least one membrane, flow channels being arranged in the carrier plate. At least two groups of flow channels are formed in the plate stack. The carrier plate has a membrane on both sides. The first group of flow channels is arranged between outer sides of membranes of the successive membrane plates in the stacking direction, and the second group of flow channels is arranged between inner sides of the two-sided membranes on the carrier plate and delimited in the stacking direction by the membranes.
Vorteilhaft ist im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem jede Gruppe von Strömungskanälen in einer eigenen Platte angeordnet ist, nur die halbe Plattenanzahl notwendig, da die beiden Gruppen von Strömungskanälen in bzw. an einer Membranplatte ausgebildet sind. Entsprechend weist die Befeuchtungseinrichtung einen geringeren Durchflusswiderstand auf. Ebenso sind weniger Fügestellen für die Trägerplatten im Plattenstapel notwendig. Jede Membranplatte, d.h. jede Trägerplatte mit beidseitiger Membran, ist einzeln in der Produktion prüfbar, was insgesamt zu einem geringeren Ausschussrisiko an Membranplatten führt, da defekte Membranplatten vor dem Zusammenfügen zu einem Plattenstapel erkannt und aussortiert werden können. Günstigerweise kann in einer Gruppe von Strömungskanälen feuchtes oder wasserreiches Fluid strömen, beispielsweise Abgas von Brennstoffzellen, während in der anderen Gruppe von Strömungskanälen trockenes Fluid, beispielsweise Luft, strömen kann. Über die Membran kann das trockene Fluid von dem anderen Fluid befeuchtet werden.In contrast to the prior art, in which each group of flow channels is arranged in its own plate, only half the number of plates is advantageously necessary, since the two groups of flow channels are formed in or on a membrane plate. The humidification device accordingly has a lower flow resistance. Likewise, fewer joints are necessary for the carrier plates in the plate stack. Each membrane plate, i.e. each carrier plate with a membrane on both sides, can be individually tested in production, which leads to a lower risk of rejecting membrane plates, since defective membrane plates can be identified and sorted out before they are joined together to form a stack of plates. Favorably, moist or water-rich fluid can flow in one group of flow channels, for example exhaust gas from fuel cells, while dry fluid, for example air, can flow in the other group of flow channels. The dry fluid can be moistened by the other fluid via the membrane.
Die Stapelrichtung kann gerade sein, so dass der Plattenstapel von Membranplatten quaderförmig ausgebildet ist. Die Stapelrichtung kann auch gekrümmt sein, so dass sich als Anordnung der Membranplatten beispielsweise ein Ring ergibt.The stacking direction can be straight, so that the plate stack of membrane plates is cuboid. The stacking direction can also be curved so that the arrangement of the membrane plates, for example, results in a ring.
Nach einer günstigen Ausgestaltung kann die Membranplatte eine Aufnahmefläche für eine Membran aufweisen, wobei die Aufnahmefläche an wenigstens zwei sich an der Aufnahmefläche gegenüberliegenden Seiten jeweils einen Randabschnitt aufweist, der höher ist als die Aufnahmefläche mit darauf angeordneter Membran. Vorteilhaft steht der Randabschnitt wenigstens an einer Seite, günstigerweise zu beiden Seiten der Aufnahmefläche mit darauf angeordneten Membranen über. Werden Membranplatten aufeinander gelegt, bildet sich zwischen den Membranplatten mit darauf angeordneter Membran automatisch durch den Höhenunterschied zwischen Randabschnitt und Aufnahmefläche ein Strömungskanal. Dieser Strömungskanal wird an zwei gegenüberliegenden Seiten durch die Außenseiten der Membranen der in Stapelrichtung aufeinander folgender Membranplatten und an den beiden anderen Seiten durch den Überstand des Randabschnitts über der Aufnahmefläche der Trägerplatte mit darauf angeordnetem Membran gebildet.According to a favorable embodiment, the membrane plate can have a receiving surface for a membrane, the receiving surface each having an edge section on at least two opposite sides on the receiving surface which is higher than the receiving surface with the membrane arranged thereon. The edge section advantageously protrudes at least on one side, advantageously on both sides, of the receiving surface with the membranes arranged thereon. If membrane plates are placed on top of one another, a flow channel is automatically formed between the membrane plates with the membrane arranged on them due to the difference in height between the edge section and the receiving surface. This flow channel is on two opposite sides through the outer sides of the membranes of the membrane plates following one another in the stacking direction and on the two other sides formed by the protrusion of the edge portion over the receiving surface of the carrier plate with a membrane arranged thereon.
Nach einer günstigen Ausgestaltung können die beidseitig, oberseitig und unterseitig, an der Trägerplatte angeordneten Membranen einstückig zusammenhängend ausgebildet sein und die Trägerplatte U-förmig umschließen. Die Trägerplatte kann einfach mit der Membran umwickelt werden. Der Querschnitt des Plattenstapels der Membranplatten kann quadratisch oder länglich sein. Bei einer länglichen Platte kann die Membran um die Schmalseite gewickelt oder um die Breitseite gewickelt sein.According to a favorable embodiment, the membranes arranged on the carrier plate on both sides, on the upper side and on the lower side, can be designed in one piece and coherently and enclose the carrier plate in a U-shape. The carrier plate can simply be wrapped with the membrane. The cross section of the plate stack of the membrane plates can be square or elongated. In the case of an elongated plate, the membrane can be wrapped around the narrow side or wrapped around the broad side.
Nach einer günstigen Ausgestaltung können die beiden Gruppen von Strömungskanälen schräg oder quer zueinander verlaufen. Insbesondere kann der Strömungskanal zwischen den Außenseiten von Membranen der in Stapelrichtung aufeinander folgenden Membranplatten erheblich breiter ausgebildet sein, insbesondere mindestens zweimal breiter, als eine Breite des Strömungskanals mit der kleinsten Breite der Strömungskanäle zwischen den Innenseiten der Membranen. Insbesondere kann zwischen den Außenseiten von in Stapelrichtung aufeinanderfolgenden Membranen ein einziger Strömungskanal ausgebildet sein. Der Strömungskanal kann einfach durch Aufeinanderlegen von Membranplatten gebildet werden. Vorteilhaft können die Strömungskanäle zwischen den Innenseiten der Membranen gleichartig und äquidistant ausgebildet sein. Insbesondere können diese Strömungskanäle parallel zueinander verlaufen.According to a favorable embodiment, the two groups of flow channels can run obliquely or transversely to one another. In particular, the flow channel between the outer sides of membranes of the membrane plates following one another in the stacking direction can be made considerably wider, in particular at least twice wider than a width of the flow channel with the smallest width of the flow channels between the inner sides of the membranes. In particular, a single flow channel can be formed between the outer sides of successive membranes in the stacking direction. The flow channel can be formed simply by laying membrane plates on top of one another. Advantageously, the flow channels between the inner sides of the membranes can be designed identically and equidistantly. In particular, these flow channels can run parallel to one another.
Nach einer günstigen Ausgestaltung können die Strömungskanäle zwischen den Innenseiten der beidseits der Trägerplatte angeordneten Membranen Strömungsleitelemente aufweisen. Insbesondere können Strömungsleitelemente an verschiedenen, vorzugsweise gegenüberliegenden Kanalwänden vorgesehen sein. Insbesondere können Strömungsleitelemente an gegenüberliegenden Kanalwänden entlang einer Erstreckung des jeweiligen Strömungskanals durch die Trägerplatte zueinander versetzt angeordnet sein. Die Strömungsleitelemente können das jeweilige Fluid zur Membran hin lenken und so beispielsweise einen Feuchteübertrag zwischen den beiden Gruppen von Strömungskanälen verbessern. Vorteilhaft können die Strömungsleitelemente an den Innenseiten der Membranen angeordnet sein, die in Stapelrichtung den Strömungskanal begrenzen.According to a favorable embodiment, the flow channels can have flow guide elements between the inner sides of the membranes arranged on both sides of the carrier plate. In particular, flow guide elements can be provided on different, preferably opposite, channel walls. In particular, flow guide elements can be arranged offset from one another on opposite channel walls along an extension of the respective flow channel through the carrier plate. The flow guide elements can direct the respective fluid towards the membrane and thus, for example, improve the transfer of moisture between the two groups of flow channels. The flow guide elements can advantageously be arranged on the insides of the membranes, which delimit the flow channel in the stacking direction.
Nach einer günstigen Ausgestaltung können die Trägerplatten fluiddicht miteinander verbunden sein. Insbesondere können die Trägerplatten am Rand miteinander verbunden sein, insbesondere miteinander verschweißt oder verklebt sein. Auf diese Weise lässt sich eine zuverlässige fluiddichte Verbindung zwischen den Trägerplatten und ein praktisch leckagefreier Plattenstapel mit Membranplatten herstellen. Gleichzeitig kann der Plattenstapel mechanisch sehr stabil und robust sein.According to a favorable embodiment, the carrier plates can be connected to one another in a fluid-tight manner. In particular, the carrier plates can be connected to one another at the edge, in particular welded or glued to one another. In this way, a reliable, fluid-tight connection between the carrier plates and a practically leak-free plate stack with membrane plates can be established. At the same time, the stack of plates can be mechanically very stable and robust.
Nach einer günstigen Ausgestaltung können die beidseitig an der Trägerplatte angeordneten Membranen an zwei oder mehr ihrer Außenkanten mit der Trägerplatte verbunden sein, insbesondere verschweißt oder verklebt sein. Die Membranen können hierdurch an den Rändern abgedichtet sein. Ein Strömungskurzschluss zwischen den beiden Gruppen von Strömungskanälen kann vermieden werden.According to a favorable embodiment, the membranes arranged on both sides of the carrier plate can be connected to the carrier plate at two or more of their outer edges, in particular welded or glued. The membranes can thereby be sealed at the edges. A flow short circuit between the two groups of flow channels can be avoided.
Nach einer günstigen Ausgestaltung kann an den Plattenstapel mit Membranplatten ein Umgehungspfad angeschlossen sein. Insbesondere kann ein Umgehungspfad mit einem Schaltventil angeschlossen sein. Dies ergibt eine kompakte Anordnung und erlaubt das Umgehen des Plattenstapels in bestimmten Betriebszuständen der Befeuchtungseinrichtung.According to a favorable embodiment, a bypass path can be connected to the plate stack with membrane plates. In particular, a bypass path can be connected to a switching valve. This results in a compact arrangement and allows the stack of plates to be bypassed in certain operating states of the humidifier.
Nach einer günstigen Ausgestaltung können zumindest die Membranplatten in einem Gehäuse angeordnet sein. Günstigerweise kann auch der Umgehungspfad im gleichen Gehäuse angeordnet sein.According to a favorable embodiment, at least the membrane plates can be arranged in a housing. The bypass path can also advantageously be arranged in the same housing.
Nach einer günstigen Ausgestaltung kann die Membran aus einem mikroporösen Material gebildet sein. Die Mikroporen im Material erlauben einen Feuchtetransport durch die Membran. Vorteilhaft kann der Feuchtetransport mittels Kapillarwirkung im mikroporösen Material erfolgen. Insbesondere kann die Membran aus PFSA gebildet sein. PFSA ist ein Kunststoff aus Perfluorosulfonsäure und u.a. unter dem Markennamen Nafion bekannt.According to a favorable embodiment, the membrane can be formed from a microporous material. The micropores in the material allow moisture to be transported through the membrane. The moisture transport can advantageously take place by means of capillary action in the microporous material. In particular, the membrane can be formed from PFSA. PFSA is a plastic made from perfluorosulfonic acid and is known, among other things, under the brand name Nafion.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Trägerplatte für eine erfindungsgemäße Befeuchtungseinrichtung vorgeschlagen, wobei ein umlaufender Rand eine Aufnahmefläche für eine Membran umgibt und Strömungskanäle zumindest im Rand von einer Stirnseite in die Trägerplatte hineinführen.According to a further aspect of the invention, a carrier plate for a humidifying device according to the invention is proposed, a circumferential edge surrounding a receiving surface for a membrane and flow channels leading into the carrier plate at least in the edge from one end face.
Die Trägerplatte kann vorteilhaft aus Kunststoff, insbesondere Polypropylen oder faserverstärktem Polypropylen gebildet sein. Die Trägerplatte kann beispielsweise gespritzt oder geprägt sein.The carrier plate can advantageously be made of plastic, in particular polypropylene or fiber-reinforced polypropylene. The carrier plate can, for example, be injection-molded or embossed.
Nach einer günstigen Ausgestaltung der Trägerplatte kann auf beiden Flachseiten der Trägerplatte jeweils eine Aufnahmefläche zur Aufnahme einer Membran vorgesehenAccording to a favorable embodiment of the carrier plate, a receiving surface for receiving a membrane can be provided on both flat sides of the carrier plate
Nach einer günstigen Ausgestaltung der Trägerplatte können zwei an der Aufnahmefläche sich gegenüberliegende Randabschnitte dicker ausgebildet sein als die anderen beiden Randabschnitte. Insbesondere können zwei gegenüberliegende Ränder zu beiden Seiten über die Aufnahmefläche in einer Stapelrichtung mit einem Überstand überstehen. Der Überstand der Randabschnitte über die Aufnahmefläche ist zweckmäßigerweise so groß, dass auch mit auf der Aufnahmefläche angeordneter Membran noch ein Überstand des Randabschnitts über die Membran vorhanden ist.According to a favorable embodiment of the carrier plate, two edge sections lying opposite one another on the receiving surface can be made thicker than the other two edge sections. In particular, two opposite edges on both sides can protrude beyond the receiving surface in a stacking direction with a protrusion. The protrusion of the edge sections over the receiving surface is expediently so great that even with the membrane arranged on the receiving surface there is still a protrusion of the edge section over the membrane.
Nach einer günstigen Ausgestaltung kann zumindest der Rand der Trägerplatte aus Kunststoff gebildet sein, insbesondere aus Polypropylen oder faserverstärktem Polypropylen.According to a favorable embodiment, at least the edge of the carrier plate can be formed from plastic, in particular from polypropylene or fiber-reinforced polypropylene.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Brennstoffzellensystem mit einer erfindungsgemäßen Befeuchtungseinrichtung vorgeschlagen. Vorteilhaft ergibt sich eine kompakte Anlage, bei der ein zuverlässiger Feuchteübergang von Brennstoffzellenabgas auf das Reaktionsmedium, insbesondere Luft oder Sauerstoff, gewährleistet ist.According to a further aspect of the invention, a fuel cell system with a humidifying device according to the invention is proposed. A compact system is advantageously obtained in which a reliable moisture transfer from fuel cell exhaust gas to the reaction medium, in particular air or oxygen, is guaranteed.
FigurenlisteFigure list
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen beispielhaft:
-
1 eine Befeuchtungseinrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
2 einen Längsschnitt durch die Befeuchtungseinrichtung nach1 mit quaderförmigem Plattenstapel aus Membranplatten und einer darauf angeordneten Umgehungsleitung; -
3 der Plattenstapel aus2 mit teilweise abgeschnittenen Einlässen und Auslässen für ein Fluid und sichtbares Ventil in der Umgehungsleitung; -
4 einen Querschnitt durch die Befeuchtungseinrichtung nach1 ; -
5 einen Plattenstapel nach3 mit stirnseitiger Dichtung; -
6 ein Detail des Plattenstapels aus5 im Bereich der Stirnseite; -
7 eine Membranplatte mit Trägerplatte und Membran nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
8 dieMembranplatte nach 7 mit Befestigungsnaht; -
9 in Explosionsdarstellung die Membran und die Trägerplatteder Membranplatte nach 7 ; -
10 einen Schnitt durch eine Membranplatte nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
11 ein Detailder Membranplatte aus 10 ; -
12 ein Plattenstapel mit Membranplatten nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
13 ein Detail des Plattenstapels nach12 an einem Ende; -
14 ein Detail des Plattenstapels nach12 am gegenüberliegenden Ende; -
15 ein Detail des Plattenstapels nach12 an einem Ende; -
16 ein Detail des Plattenstapels nach12 am gegenüberliegenden Ende; -
17 schematisch eine Befeuchtungseinrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit kreisförmiger Anordnung der Membranplatten; -
18 einen Querschnitt der Befeuchtungseinrichtung nach17 ; -
19 eine Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Trägerplatte mit Wabenstruktur; -
20 ein Detail einer Membranplatte mit der Trägerplatte aus19 . -
21 in Draufsicht einen Ausschnitt der Trägerplatte aus19 mit Längsstreben an einer Seite der Trägerplatte; -
22 in Draufsicht einen Ausschnitt der Trägerplatte aus19 mit Längsstreben an der gegenüberliegenden Seite.
-
1 a humidifier according to an embodiment of the invention; -
2 a longitudinal section through the humidifier according to1 with a cuboid plate stack made of membrane plates and a bypass line arranged thereon; -
3rd the stack of plates2 with partially cut off inlets and outlets for a fluid and visible valve in the bypass line; -
4th a cross section through the humidifier according to1 ; -
5 a stack of plates3rd with face seal; -
6th a detail of the stack of plates5 in the area of the front side; -
7th a membrane plate with support plate and membrane according to an embodiment of the invention; -
8th the membrane plate after7th with fastening seam; -
9 the membrane and the carrier plate of the membrane plate according to the exploded view7th ; -
10 a section through a membrane plate according to a further embodiment of the invention; -
11 a detail of themembrane plate 10 ; -
12th a plate stack with membrane plates according to an embodiment of the invention; -
13th a detail of the plate stack after12th at one end; -
14th a detail of the plate stack after12th at the opposite end; -
15th a detail of the plate stack after12th at one end; -
16 a detail of the plate stack after12th at the opposite end; -
17th schematically, a humidifier according to a further embodiment of the invention with a circular arrangement of the membrane plates; -
18th a cross section of the humidifier according to17th ; -
19th a view of a further embodiment of a carrier plate with a honeycomb structure; -
20th a detail of a membrane plate with the carrier plate19th . -
21 in plan view a section of the carrier plate19th with longitudinal struts on one side of the carrier plate; -
22nd in plan view a section of the carrier plate19th with longitudinal struts on the opposite side.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.In the figures, the same or similar components are numbered with the same reference symbols. The figures show only examples and are not to be understood as restrictive.
Die Befeuchtungseinrichtung
Im Gehäuse
Das erste Fluid, beispielsweise feuchtes Abgas insbesondere einer Brennstoffzelle, gelangt über den in
Das zweite Fluid, beispielsweise trockene Luft insbesondere für eine Brennstoffzelle, gelangt über den in
Die beiden Gruppen von Strömungskanälen
Wie
Die erste Gruppe von Strömungskanälen
Die Trägerplatte
Die Aufnahmefläche
Die zusammenhängende einstückige Membran
Die Aufnahmefläche
Von einer Stirnseite
Die Strömungskanäle
Die Strömungskanäle
Wie in
Die Membranplatten
Die Strömungskanäle
Die Strömungskanäle
In diesem Beispiel bilden ist die Membran
In
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Stapelrichtung
Der Ring ist an einer Stirnseite mit einem Verschluss
Die Membranplatten
Die Strömungskanäle
Das zweite Fluid, beispielsweise Luft, strömt durch den Eingang
Die Trägerplatte
Die Aufnahmefläche
Von einer Stirnseite
Die Trägerplatte
Die Längsstreben
Die schräg verlaufenden Streben der wabenförmigen Struktur
Die Membran
Durch den Höhenversatz zwischen den Bereichen
Die Strömungskanäle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022073137A1 (en) * | 2020-10-09 | 2022-04-14 | Core Energy Recovery Solutions Inc. | Fuel cell humidifier |
DE102021202430A1 (en) | 2020-11-19 | 2022-05-19 | Mahle International Gmbh | humidifier |
DE102021204247A1 (en) | 2021-04-28 | 2022-11-03 | Mahle International Gmbh | humidifier |
DE102021207424A1 (en) | 2021-07-13 | 2023-01-19 | Mahle International Gmbh | humidifier |
DE102021207425A1 (en) | 2021-07-13 | 2023-01-19 | Mahle International Gmbh | membrane humidifier |
DE102021119823A1 (en) | 2021-07-30 | 2023-02-02 | Mann+Hummel Gmbh | Humidification device with channel plates, carrier plate and channel plate for a humidification device |
WO2023161161A1 (en) * | 2022-02-22 | 2023-08-31 | Mahle International Gmbh | Membrane stack for a humidifer of a fuel cell system |
WO2023217861A1 (en) | 2022-05-13 | 2023-11-16 | Mann+Hummel Gmbh | Humidifier stack, humidifier device, and membrane for humidifier stack |
DE102022112011A1 (en) | 2022-05-13 | 2023-11-16 | Mann+Hummel Gmbh | Humidifier stack, especially for a fuel cell system and humidification device |
WO2024022798A2 (en) | 2022-07-28 | 2024-02-01 | Mann+Hummel Gmbh | Stack of plates for a humidifier and humidifier |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009034095A1 (en) * | 2008-07-23 | 2010-03-11 | GM Global Technology Operations, Inc., Detroit | WVT construction for reduced mass and improved sealing reliability |
DE102014009329B4 (en) * | 2014-06-27 | 2016-05-12 | Mann+Hummel Gmbh | Humidifying device, in particular for a fuel cell |
DE202016101716U1 (en) * | 2016-03-31 | 2017-07-03 | Reinz-Dichtungs-Gmbh | Gas diffusion layer |
US9742014B2 (en) * | 2010-09-17 | 2017-08-22 | GM Global Technology Operations LLC | Method for forming channels on diffusion media for a membrane humidifier |
DE102012017142B4 (en) * | 2012-08-30 | 2018-06-21 | Mann + Hummel Gmbh | Humidifying device, in particular for a fuel cell |
DE102018213916A1 (en) * | 2018-06-07 | 2019-12-12 | Audi Ag | Humidifier and motor vehicle with a humidifier having fuel cell device |
-
2019
- 2019-09-03 DE DE102019123534.0A patent/DE102019123534A1/en not_active Ceased
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009034095A1 (en) * | 2008-07-23 | 2010-03-11 | GM Global Technology Operations, Inc., Detroit | WVT construction for reduced mass and improved sealing reliability |
US9742014B2 (en) * | 2010-09-17 | 2017-08-22 | GM Global Technology Operations LLC | Method for forming channels on diffusion media for a membrane humidifier |
DE102012017142B4 (en) * | 2012-08-30 | 2018-06-21 | Mann + Hummel Gmbh | Humidifying device, in particular for a fuel cell |
DE102014009329B4 (en) * | 2014-06-27 | 2016-05-12 | Mann+Hummel Gmbh | Humidifying device, in particular for a fuel cell |
DE202016101716U1 (en) * | 2016-03-31 | 2017-07-03 | Reinz-Dichtungs-Gmbh | Gas diffusion layer |
DE102018213916A1 (en) * | 2018-06-07 | 2019-12-12 | Audi Ag | Humidifier and motor vehicle with a humidifier having fuel cell device |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022073137A1 (en) * | 2020-10-09 | 2022-04-14 | Core Energy Recovery Solutions Inc. | Fuel cell humidifier |
DE102021202430A1 (en) | 2020-11-19 | 2022-05-19 | Mahle International Gmbh | humidifier |
DE102021204247A1 (en) | 2021-04-28 | 2022-11-03 | Mahle International Gmbh | humidifier |
WO2022228868A1 (en) * | 2021-04-28 | 2022-11-03 | Mahle International Gmbh | Humidifier |
DE102021207424A1 (en) | 2021-07-13 | 2023-01-19 | Mahle International Gmbh | humidifier |
DE102021207425A1 (en) | 2021-07-13 | 2023-01-19 | Mahle International Gmbh | membrane humidifier |
DE102021119823A1 (en) | 2021-07-30 | 2023-02-02 | Mann+Hummel Gmbh | Humidification device with channel plates, carrier plate and channel plate for a humidification device |
WO2023161161A1 (en) * | 2022-02-22 | 2023-08-31 | Mahle International Gmbh | Membrane stack for a humidifer of a fuel cell system |
WO2023217861A1 (en) | 2022-05-13 | 2023-11-16 | Mann+Hummel Gmbh | Humidifier stack, humidifier device, and membrane for humidifier stack |
DE102022112011A1 (en) | 2022-05-13 | 2023-11-16 | Mann+Hummel Gmbh | Humidifier stack, especially for a fuel cell system and humidification device |
DE102022112009A1 (en) | 2022-05-13 | 2023-11-16 | Mann+Hummel Gmbh | Humidifier stack, in particular for a fuel cell system, humidification device and membrane for a humidifier stack |
WO2024022798A2 (en) | 2022-07-28 | 2024-02-01 | Mann+Hummel Gmbh | Stack of plates for a humidifier and humidifier |
DE102022118939A1 (en) | 2022-07-28 | 2024-02-08 | Mann+Hummel Gmbh | Plate stack for a humidification device and humidification device |
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