DE102022201838A1

DE102022201838A1 - Membrane stack for a humidifier of a fuel cell system

Info

Publication number: DE102022201838A1
Application number: DE102022201838.9A
Authority: DE
Inventors: Michael Baumann; Tobias Baumgart; Stefan Biba; Peter Geskes; Sven Alexander Kaiser
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2022-02-22
Filing date: 2022-02-22
Publication date: 2023-08-24

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Membranstapel (1) für einen Befeuchter eines Brennstoffzellenmoduls. Der Membranstapel (1) umfasst mit mehrere entlang einer Stapelrichtung (S) aufeinander gestapelte Befeuchtermodule (20), wobei jedes Befeuchtermodul (20) eine erste und eine zweite Membran (2a, 2b) aufweist, die unter Ausbildung eines ersten Zwischenraums (7a) entlang der Stapelrichtung (S) im Abstand zueinander angeordnet sind. Dabei ist im ersten Zwischenraum (7a) ein erstes Distanzelement (3a) angeordnet, welches sich an diesen beiden Membranen (2a, 2b) abstützt. Die Befeuchtermodule (20) sind unter Ausbildung eines jeweiligen zweiten Zwischenraums (7b) entlang der Stapelrichtung (S) im Abstand zueinander angeordnet, wobei in dem jeweiligen zweiten Zwischenraum (7b) ein zweites Distanzelement (3b) angeordnet ist, welches sich an den beiden Befeuchtermodulen (20) abstützt. Die ersten und zweiten Distanzelemente (3a, 3b) weisen jeweils eine wellenförmig ausgebildete Stützstruktur (8a, 8b) auf, die sich senkrecht zur Stapelrichtung (S) entlang einer Erstreckungsrichtung (E, E1, E2) erstreckt. Die beiden Membranen (2a, 2b) eines jeweiligen Befeuchtermoduls (20) sind jeweils mittels einer Schweißverbindung (6a.1, 6a.2) mit dem zwischen den beiden Membranen (2a, 2b) angeordneten ersten Distanzelement (3a) stoffschlüssig verbunden. Die Befeuchtermodule (20) sind hingegen mittels einer Klebverbindung (6b.1, 6b.2) mit den in Stapelrichtung benachbarten zweiten Distanzelementen (3b) stoffschlüssig verbunden sind.The invention relates to a membrane stack (1) for a humidifier of a fuel cell module. The membrane stack (1) comprises a plurality of humidifier modules (20) stacked on top of one another along a stacking direction (S), each humidifier module (20) having a first and a second membrane (2a, 2b) which form a first intermediate space (7a) along the stacking direction (S) are arranged at a distance from one another. A first spacer element (3a), which is supported on these two membranes (2a, 2b), is arranged in the first intermediate space (7a). The humidifier modules (20) are arranged at a distance from one another along the stacking direction (S), forming a respective second intermediate space (7b), with a second spacer element (3b) being arranged in the respective second intermediate space (7b), which is located on the two humidifier modules (20) supports. The first and second spacer elements (3a, 3b) each have a wave-shaped support structure (8a, 8b) which extends perpendicularly to the stacking direction (S) along a direction (E, E1, E2). The two membranes (2a, 2b) of a respective humidifier module (20) are each connected to the first spacer element (3a) arranged between the two membranes (2a, 2b) by means of a welded connection (6a.1, 6a.2). The humidifier modules (20), on the other hand, are cohesively connected to the second spacer elements (3b) adjacent in the stacking direction by means of an adhesive connection (6b.1, 6b.2).

Description

Die Erfindung betrifft einen Membranstapel für einen Befeuchter eines Brennstoffzellensystems sowie einen Befeuchter mit einem solchen Membranstapel. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Membranstapels.The invention relates to a membrane stack for a humidifier of a fuel cell system and a humidifier with such a membrane stack. The invention also relates to a method for producing such a membrane stack.

Herkömmliche Membranstapel für Befeuchtermodule umfassen aufeinander gestapelte Membranen mit jeweils einer Membranlage, welche für Gas undurchlässig und für Feuchtigkeit bzw. Wasser oder Wasserdampf durchlässig ist. Zwischen den einzelnen Membranlagen bzw. Membranen ist jeweils ein Zwischenraum ausgebildet, der von dem Gas durchströmbar ist, also einen Gaspfad bildet. Somit kann eine derart ausgebildete Membran des Membranstapels in dem Befeuchter jeweils auf einer Seite von einem zu befeuchtenden Gas und auf der anderen Seite von einem feuchten Gas überströmt werden. Die beiden Gase sind hierbei durch die Membranlage der jeweiligen Membran fluidisch voneinander getrennt. Folglich kommt es zu keiner stofflichen Vermischung der beiden den Befeuchter und den Membranstapel durchströmenden Gase. Allerdings kann die Feuchtigkeit des feuchteren Gases durch die Membranlage treten und vom trockeneren Gas zu dessen Befeuchtung aufgenommen werden. Die Feuchtigkeit der beiden Gase gleicht sich folglich beim Durchströmen des Membranstapels aneinander an.Conventional membrane stacks for humidifier modules comprise membranes stacked on top of one another, each with a membrane layer which is impermeable to gas and permeable to moisture or water or water vapor. An intermediate space is formed between the individual membrane layers or membranes, through which the gas can flow, ie forms a gas path. Thus, a membrane of the membrane stack constructed in this way can have a gas to be humidified flow over it on one side and a moist gas flow over it on the other side in the humidifier. The two gases are fluidically separated from one another by the membrane layer of the respective membrane. Consequently, there is no material mixing of the two gases flowing through the humidifier and the membrane stack. However, the humidity of the wetter gas can pass through the membrane layer and be absorbed by the drier gas to humidify it. As a result, the humidity of the two gases equalizes as they flow through the membrane stack.

Einsatz finden solche Befeuchter häufig in Brennstoffzellensystemen, wo eine trockene Kathoden-Zuluft befeuchtet werden muss, bevor diese der Brennstoffzelle zugeführt wird. Die Kathoden-Zuluft ist zu befeuchten, um eine Austrocknung der typischerweise in einer Brennstoffzelle eingesetzten Polymerelektrolytmembranen zu vermeiden oder zumindest zu verzögern. Ein solches Austrocken, welches mittels des Befeuchtermoduls zu vermeiden ist, wirkt sich insbesondere auf die Haltbarkeit der Polymerelektrolytmembranen sowie den Wirkungsgrad der Brennstoffzelle negativ aus.Such humidifiers are often used in fuel cell systems where dry cathode supply air has to be humidified before it is fed to the fuel cell. The cathode supply air must be humidified in order to prevent or at least delay drying out of the polymer electrolyte membranes typically used in a fuel cell. Such drying out, which is to be avoided by means of the humidifier module, has a negative effect in particular on the durability of the polymer electrolyte membranes and the efficiency of the fuel cell.

Die Herstellung eines solchen Membranstapels aus Membranen mit jeweiliger Membranlage erweist sich jedoch als technisch aufwändig, da auch unter Betriebsbedingungen sichergestellt sein muss, dass zwischen den einzelnen Membranlagen ein definierter Zwischenraum zum Durchströmen mit dem Gas erhalten bleibt. Insbesondere muss verhindert werden, dass sich benachbarte Membranlagen - etwa aufgrund von Druckschwankungen in dem durch die Zwischenräume bzw. Gaspfade geführten Gas - bewegen können oder infolge einer solchen Bewegung einander gar berühren.However, the production of such a membrane stack from membranes with a respective membrane layer proves to be technically complex, since it must also be ensured under operating conditions that a defined intermediate space for the gas to flow through is maintained between the individual membrane layers. In particular, it must be prevented that adjacent membrane layers can move—for example due to pressure fluctuations in the gas conducted through the gaps or gas paths—or even touch one another as a result of such a movement.

Ein herkömmlicher Membranstapel ist beispielsweise aus US 2017/008935 A1 bekannt. Demnach sind feuchtigkeitsdurchlässige und gasdurchlässige sowie eben ausgebildete Membranen mithilfe von Distanzelementen im Abstand zueinander angeordnet. Somit kann ein zwischen zwei benachbarten Membranen gebildeter Zwischenraum einen Gaspfad zum Durchströmen mit einem Gas ausbilden. Zur Fixierung der Membrane werden diese um die Distanzelemente umgeschlagen und an den Rändern abgedichtet. Die Herstellung eines solchen Membranstapels erweist sich jedoch als technisch relativ aufwendig.For example, a conventional membrane stack is made of U.S. 2017/008935 A1 known. According to this, membranes which are permeable to moisture and permeable to gas and which are flat are arranged at a distance from one another with the aid of spacer elements. Thus, an intermediate space formed between two adjacent membranes can form a gas path for a gas to flow through. To fix the membranes, they are wrapped around the spacer elements and sealed at the edges. However, the production of such a membrane stack proves to be technically relatively complex.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform für einen Membranstapel mit mehreren Membranen bzw. Membranlagen zu schaffen, welche der voranstehend genannten Problematik Rechnung trägt. Außerdem soll ein solcher verbesserter Membranstapel besonders einfach herzustellen sein.It is therefore an object of the present invention to create an improved embodiment for a membrane stack with a plurality of membranes or membrane layers, which takes account of the problems mentioned above. In addition, such an improved membrane stack should be particularly easy to produce.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.This object is solved by the subject matter of the independent patent claims. Preferred embodiments are subject matter of the dependent patent claims.

Grundidee der Erfindung ist demnach, die Membranen eines Membranstapels für einen Befeuchter eines Brennstoffzellensystems durch mehrere entlang einer Stapelrichtung aufeinander gestapelte Befeuchtermodule zu bilden. Dabei umfasst jedes Befeuchtermodul zwei Membranen, die mittels eines ersten Distanzelements im Abstand zueinander angeordnet sind. Der auf diese Weise gebildete Zwischenraum kann im Membranstapel als erster Gaspfad zum Durchströmen mit einem ersten Gas verwendet werden. Die beiden Membranen sind dabei mit dem ersten Distanzelement verschweißt. Dies erlaubt es, besagte Befeuchtermodule mechanisch stabil vorzufertigen und anschließend als jeweilige Baueinheit im Membranstapel zu verbauen.The basic idea of the invention is accordingly to form the membranes of a membrane stack for a humidifier of a fuel cell system by means of a plurality of humidifier modules stacked one on top of the other along a stacking direction. In this case, each humidifier module comprises two membranes which are arranged at a distance from one another by means of a first spacer element. The intermediate space formed in this way can be used in the membrane stack as a first gas path for a first gas to flow through. The two membranes are welded to the first spacer element. This makes it possible to prefabricate said humidifier modules in a mechanically stable manner and then to install them as a respective structural unit in the membrane stack.

Die einzelnen Befeuchtermodule sind dabei mittels eines jeweiligen zweiten Distanzelements im Abstand zueinander angeordnet. Der auf diese Weise gebildete Zwischenraum kann im Membranstapel als zweiter Gaspfad zum Durchströmen mit einem zweiten Gas verwendet werden. Die in Stapelrichtung benachbarten Befeuchtermodule sind mittels einer jeweiligen Klebverbindung mit dem zwischen diesen beiden Befeuchtermodulen angeordneten zweiten Distanzelement verbunden.The individual humidifier modules are arranged at a distance from one another by means of a respective second spacer element. The intermediate space formed in this way can be used in the membrane stack as a second gas path for a second gas to flow through. The humidifier modules that are adjacent in the stacking direction are connected to the second spacer element arranged between these two humidifier modules by means of a respective adhesive connection.

Besagte Realisierung des Membranstapels mit Befeuchtermodulen, die miteinander verklebt sind, wobei die beiden Membrane eines jeweiligen Befeuchtermoduls miteinander verschweißt sind, ermöglicht eine besonders einfache und somit kostengünstige Fertigung des Membranstapels. Insbesondere entfällt das bei herkömmlichen Membranstapeln übliche Umschlagen der Membranen um das Distanzelement. Zudem wird mittels des mit den Membranen verklebten Distanzelements eine fluiddichte Begrenzung des Zwischenraums bzw. Gaspfads realisiert. Said realization of the membrane stack with humidifier modules which are glued to one another, with the two membranes of a respective humidifier module being welded to one another, enables the membrane stack to be manufactured in a particularly simple and therefore cost-effective manner. In particular, this is not the case with conventional membranes stack the usual folding of the membranes around the spacer element. In addition, a fluid-tight delimitation of the intermediate space or gas path is realized by means of the spacer element glued to the membranes.

Gleichzeitig wird mithilfe besagter Schweiß- und Klebverbindungen ein Membranstapel geschaffen, der eine hohe Festigkeit und somit auch eine hohe mechanische Stabilität aufweist.At the same time, a membrane stack is created with the help of said welded and adhesive connections, which has a high strength and thus also a high mechanical stability.

Im Einzelnen umfasst ein erfindungsgemäßer Membranstapel für einen Befeuchter eines Brennstoffzellensystems mehrere entlang einer Stapelrichtung aufeinander gestapelte Befeuchtermodule. Dabei umfasst jedes Befeuchtermodul eine erste und eine zweite Membran, die unter Ausbildung eines ersten Zwischenraums entlang der Stapelrichtung im Abstand zueinander angeordnet sind. Im jeweiligen ersten Zwischenraum ist ein erstes Distanzelement angeordnet, welches sich an diesen beiden Membranen abstützt. Die Befeuchtermodule sind unter Ausbildung eines jeweiligen zweiten Zwischenraums entlang der Stapelrichtung im Abstand zueinander angeordnet. In dem jeweiligen zweiten Zwischenraum ist ein zweites Distanzelement angeordnet, welches sich an den beiden Befeuchtermodulen abstützt. Die ersten und zweiten Distanzelemente weisen jeweils eine wellenförmig ausgebildete Stützstruktur auf, die sich senkrecht zur Stapelrichtung entlang einer Erstreckungsrichtung erstreckt. Die beiden Membranen eines jeweiligen Befeuchtermoduls sind jeweils mittels einer Schweißverbindung mit dem zwischen den beiden Membranen angeordneten ersten Distanzelement stoffschlüssig verbunden. Die Befeuchtermodule sind mittels einer Klebverbindung mit den in Stapelrichtung benachbarten zweiten Distanzelementen stoffschlüssig verbunden.In detail, a membrane stack according to the invention for a humidifier of a fuel cell system comprises a plurality of humidifier modules stacked on top of one another along a stacking direction. In this case, each humidifier module comprises a first and a second membrane, which are arranged at a distance from one another along the stacking direction, forming a first intermediate space. A first spacer element, which is supported on these two membranes, is arranged in the respective first intermediate space. The humidifier modules are arranged at a distance from one another along the stacking direction, forming a respective second intermediate space. A second spacer element, which is supported on the two humidifier modules, is arranged in the respective second intermediate space. The first and second spacer elements each have a wave-shaped support structure that extends perpendicularly to the stacking direction along a direction of extension. The two membranes of a respective humidifier module are each connected to the first spacer element arranged between the two membranes in a materially bonded manner by means of a welded connection. The humidifier modules are bonded to the second spacer elements that are adjacent in the stacking direction by means of an adhesive bond.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Stützstruktur der ersten Distanzelemente zwischen zwei sich jeweils ebenfalls entlang der ersten Erstreckungsrichtung erstreckenden Randabschnitten des jeweiligen ersten Distanzelements angeordnet. Eine entlang der Stapelrichtung gemessene Randabschnitt-Höhe der Randabschnitte entspricht bei dieser Ausführungsform im Wesentlichen einer ebenfalls entlang der Stapelrichtung gemessenen Stützstruktur-Höhe der Stützstruktur. Die Randabschnitte weisen also ein Schweiß-Aufmaß auf, was es erlaubt, die Randabschnitte des ersten Distanzelements mit der benachbarten Membran zu verschweißen, ohne dass sich dadurch die Geometrie der ebenen Membran verändern würde. Die beiden Membranen eines jeweiligen Befeuchtermoduls sind also bei dieser Ausführungsform jeweils mittels besagter Schweißverbindung stoffschlüssig mit den beiden Randabschnitten des ersten Distanzelements dieses Befeuchtermoduls verbunden.According to a preferred embodiment, the support structure of the first spacer elements is arranged between two edge sections of the respective first spacer element, each of which also extends along the first direction of extension. In this embodiment, an edge section height of the edge sections measured along the stacking direction essentially corresponds to a support structure height of the support structure also measured along the stacking direction. The edge sections therefore have a welding allowance, which allows the edge sections of the first spacer element to be welded to the adjacent membrane without the geometry of the planar membrane changing as a result. In this embodiment, the two membranes of a respective humidifier module are each connected to the two edge sections of the first spacer element of this humidifier module by means of said welded connection.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die Randabschnitte der zweiten Distanzelemente eines jeweiligen Befeuchtermoduls beidseitig mittels einer Klebverbindung mit dem jeweils in Stapelrichtung benachbarten Befeuchtermodul stoffschlüssig verbunden. Eine solche Klebverbindung ist technisch einfach umzusetzen, etwa indem eine Klebelage aus Klebstoff oder aus einem Klebeband auf dem jeweiligen Befeuchtermodul oder/und auf dem zweiten Distanzelement angeordnet wird und anschließend mit dem zweiten Distanzelement bzw. dem Befeuchtermodul verklebt wird.According to another preferred embodiment, the edge sections of the second spacer elements of a respective humidifier module are bonded on both sides by means of an adhesive bond to the respective adjacent humidifier module in the stacking direction. Such an adhesive connection is technically easy to implement, for example by arranging an adhesive layer of adhesive or adhesive tape on the respective humidifier module and/or on the second spacer element and then gluing it to the second spacer element or the humidifier module.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung können die ersten Distanzelemente und die zweiten Distanzelemente um 90° verdreht zueinander angeordnet sein. Somit sind auch in Stapelrichtung benachbarte Zwischenräume bzw. Gaspfade jeweils um 90° verdreht zueinander angeordnet, so dass sie entlang der Stapelrichtung abwechselnd von einem ersten und von einem zweiten Gas durchströmt werden können, wobei die Durchströmungsrichtung des ersten Gases orthogonal zur Durchströmungsrichtung des zweiten Gases verläuft. Wird durch die ersten Gaspfade feuchtes Gas und durch die zweiten Gaspfade zu befeuchtendes Gas geführt oder umgekehrt, so kann auf diese Weise eine effektive Übertragung von Feuchtigkeit von dem feuchten Gas auf das zu befeuchtende Gas erfolgen. Besonders bevorzugt erstrecken sich bei dieser Weiterbildung die Randabschnitte und die Stützstruktur der ersten Distanzelemente entlang einer ersten Erstreckungsrichtung, die orthogonal zu einer zweiten Erstreckungsrichtung verläuft, entlang welcher sich die Stützstruktur und die Randabschnitte der zweiten Distanzelemente erstrecken. Dies erlaubt eine besonders vorteilhafte Durchströmung der ersten und zweiten Gaspfade im Kreuzstrom.According to an advantageous development, the first spacer elements and the second spacer elements can be arranged rotated by 90° with respect to one another. Intermediate spaces or gas paths that are adjacent in the stacking direction are therefore also arranged rotated by 90° to one another, so that a first gas and a second gas can flow through them alternately along the stacking direction, with the flow direction of the first gas running orthogonally to the flow direction of the second gas . If humid gas is conducted through the first gas paths and gas to be humidified is conducted through the second gas paths or vice versa, moisture can be effectively transferred from the humid gas to the gas to be humidified in this way. In this further development, the edge sections and the supporting structure of the first spacer elements particularly preferably extend along a first direction of extent, which runs orthogonally to a second direction of extent, along which the support structure and the edge sections of the second spacer elements extend. This allows a particularly advantageous cross-flow flow through the first and second gas paths.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Stützstruktur der zweiten Distanzelemente zwischen zwei sich jeweils entlang der Erstreckungsrichtung erstreckenden Randabschnitten des jeweiligen zweiten Distanzelements angeordnet. Bei dieser Weiterbildung ist eine entlang der Stapelrichtung gemessene Randabschnitt-Höhe der Randabschnitte kleiner als eine ebenfalls entlang der Stapelrichtung gemessene Stützstruktur-Höhe der Stützstruktur. Dies erlaubt die Anordnung einer Klebelage auf den Randabschnitten. Bei dieser Weiterbildung sind die beiden Membranen eines jeweiligen Befeuchtermoduls daher jeweils mittels besagter Klebverbindung stoffschlüssig mit den beiden Randabschnitten des ersten Distanzelements dieses Befeuchtermoduls verbunden.According to a further advantageous development, the support structure of the second spacer elements is arranged between two edge sections of the respective second spacer element, each extending along the direction of extension. In this development, an edge section height of the edge sections measured along the stacking direction is smaller than a support structure height of the support structure also measured along the stacking direction. This allows an adhesive layer to be placed on the edge portions. In this development, the two membranes of a respective humidifier module are therefore each connected to the two edge sections of the first spacer element of this humidifier module by means of said adhesive bond.

Besonders zweckmäßig kann die Klebverbindung durch eine, vorzugsweise streifenförmige, Klebelage aus einem Klebstoff oder aus einem Klebeband gebildet sein.Particularly expediently, the adhesive connection can be formed by an adhesive layer, preferably in the form of a strip, made of an adhesive or of an adhesive tape.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform bilden die ersten Zwischenräume jeweils einen ersten Gaspfad zum Durchströmen mit einem ersten Gas und die zweiten Zwischenräume jeweils einen zweiten Gaspfad zum Durchströmen mit einem zweiten Gas. Bei dieser Ausführungsform erstrecken sich die ersten Gaspfade quer, vorzugsweise orthogonal, zu den zweiten Gaspfaden. Dies ermöglicht eine Durchströmung der ersten und zweiten Gaspfade im Kreuzstrom.According to another preferred embodiment, the first intermediate spaces each form a first gas path through which a first gas can flow, and the second intermediate spaces each form a second gas path through which a second gas can flow. In this embodiment, the first gas paths extend transversely, preferably orthogonally, to the second gas paths. This allows cross-flow through the first and second gas paths.

Besonders bevorzugt wechseln sich dabei entlang der Stapelrichtung erste und zweite Gaspfade. Dies ermöglicht einen besonders effektiven Austausch von Feuchtigkeit zwischen dem ersten und dem zweiten Gas.First and second gas paths particularly preferably alternate along the stacking direction. This enables a particularly effective exchange of moisture between the first and the second gas.

Besonders zweckmäßig können die Schweißverbindungen und die Klebverbindungen jeweils eine fluiddichte Begrenzung eines jeweiligen ersten bzw. zweiten Gaspfads ausbilden. Dadurch kann auf die Bereitstellung separater Dichtungselemente verzichtet werden, woraus sich Kostenvorteil bei der Herstellung des Membranstapels ergeben.Particularly expediently, the welded connections and the adhesive connections can each form a fluid-tight delimitation of a respective first or second gas path. As a result, the provision of separate sealing elements can be dispensed with, resulting in cost advantages in the manufacture of the membrane stack.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die ersten und zweiten Randabschnitte entlang der Erstreckungsrichtung streifenförmig ausgebildet. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass genügend Bauraum für die Ausbildung des jeweiligen Gaspfads zwischen den beiden Randabschnitten zur Verfügung steht.According to another preferred embodiment, the first and second edge sections are designed in the form of strips along the direction of extent. In this way it is ensured that there is sufficient installation space for the formation of the respective gas path between the two edge sections.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung besitzt die wellenförmig ausgebildete Stützstruktur im Profil senkrecht zur Erstreckungsrichtung eine, vorzugsweise sinusförmige, geometrische Formgebung mit mehreren Maxima und Minima. Bei dieser Weiterbildung stützt sich eine der beiden in Stapelrichtung benachbarten Membranen an den Maxima ab. Die andere der beiden in Stapelrichtung benachbarten Membranen stützt sich entsprechend an den Minima ab. Auf diese Weise wird eine stabile Anordnung benachbarter Membrane im Abstand zueinander erreicht.According to an advantageous development, the wave-shaped support structure has a, preferably sinusoidal, geometric shape in profile perpendicular to the direction of extension with a number of maxima and minima. In this development, one of the two membranes that are adjacent in the stacking direction is supported on the maxima. The other of the two membranes that are adjacent in the stacking direction is supported accordingly on the minima. In this way, a stable arrangement of adjacent membranes at a distance from one another is achieved.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Membranstapel in einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung die die Geometrie eines Quadrats mit zwei einander gegenüberliegenden ersten Seiten und mit zwei einander gegenüberliegenden zweiten Seiten oder die Geometrie eines Rechtecks mit zwei einander gegenüberliegenden Schmalseiten und mit zwei einander gegenüberliegenden Breitseiten auf. Bei dieser Weiterbildung enden die Randabschnitte sowohl der ersten und als auch zweiten Distanzelemente jeweils in zwei benachbarten Ecken des Quadrats bzw. Rechtecks. Ein Membranstapel mit einer solchen geometrischen Formgebung ist mechanisch besonders stabil, benötigt nur wenig Bauraum und ermöglicht dennoch eine effektive Übertragung von Feuchtigkeit von dem feuchten Gas auf das zu befeuchtende Gas.According to an advantageous development, the membrane stack has the geometry of a square with two opposite first sides and two opposite second sides or the geometry of a rectangle with two opposite narrow sides and two opposite broad sides in a cross section perpendicular to the axial direction. In this development, the edge sections of both the first and second spacer elements each end in two adjacent corners of the square or rectangle. A membrane stack with such a geometric shape is particularly stable mechanically, requires only little installation space and nevertheless allows moisture to be effectively transferred from the humid gas to the gas to be humidified.

Die Erfindung betrifft ferner einen Befeuchter für ein Brennstoffzellensystem eines Kraftfahrzeugs. Der Befeuchter umfasst ein einen Gehäuseinnenraum umgebendes Gehäuse. Ferner umfasst der Befeuchter einen im Gehäuseinnenraum angeordneten und voranstehend vorgestellten, erfindungsgemäßen Membranstapel. Die vorangehend erläuterten Vorteile des erfindungsgemäßen Membranstapels übertragen sich daher auf den erfindungsgemäßen Befeuchter.The invention also relates to a humidifier for a fuel cell system of a motor vehicle. The humidifier includes a housing surrounding a housing interior. Furthermore, the humidifier comprises a membrane stack according to the invention, which is arranged in the interior of the housing and is presented above. The advantages of the membrane stack according to the invention explained above are therefore transferred to the humidifier according to the invention.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines voranstehend vorgestellten, erfindungsgemäßen Membranstapels, so dass sich die vorangehend erläuterten Vorteile des erfindungsgemäßen Membranstapels sich auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden beiden Maßnahme a) und b). In Maßnahme a) werden wenigstens zwei, vorzugsweise mehrere, Befeuchtermodule bereitgestellt. Dabei umfasst jedes Befeuchtermodul eine erste und eine zweite Membran, die unter Ausbildung eines ersten Zwischenraums entlang der Stapelrichtung im Abstand zueinander angeordnet werden oder sind. Außerdem ist oder wird in Maßnahme a) im ersten Zwischenraum ein erstes Distanzelement angeordnet, welches sich an diesen beiden Membranen abstützt. Gemäß Maßnahme b) werden die wenigstens zwei Befeuchtermodule im Abstand zueinander aufeinanderstapelt. Dabei wird zur Ausbildung des Membranstapels zwischen jeweils zwei in Stapelrichtung benachbarten Befeuchtermodulen ein zweites Distanzelement angeordnet, welches wiederum mit diesen beiden Befeuchtermodulen verklebt wird.The invention also relates to a method for producing a membrane stack according to the invention presented above, so that the advantages of the membrane stack according to the invention explained above are transferred to the method according to the invention. The method according to the invention comprises the following two measures a) and b). In measure a), at least two, preferably several, humidifier modules are provided. In this case, each humidifier module comprises a first and a second membrane, which are or are arranged at a distance from one another along the stacking direction, forming a first intermediate space. In addition, a first spacer element is or will be arranged in measure a) in the first intermediate space, which is supported on these two membranes. According to measure b), the at least two humidifier modules are stacked on top of one another at a distance from one another. In order to form the membrane stack, a second spacer element is arranged between two humidifier modules that are adjacent in the stacking direction and is in turn glued to these two humidifier modules.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die wenigstens zwei Befeuchtermodule vor Durchführung der Maßnahmen a) und b) vorgefertigt. Das Vorfertigen der Befeuchtermodule umfasst die folgenden Maßnahmen a0), a1) und a2). In Maßnahme a0) werden die erste und die zweite Membran des jeweiligen Befeuchtermoduls im Abstand zueinander angeordnet. In Maßnahme a1) wird eine erste Distanzlage in einem zwischen den beiden Membranen gebildeten ersten Zwischenraum angeordnet. In Maßnahme a2) werden die beiden Membranen mit dem ersten Distanzelement verschweißt.According to an advantageous development of the method according to the invention, the at least two humidifier modules are prefabricated before measures a) and b) are carried out. The prefabrication of the humidifier modules includes the following measures a0), a1) and a2). In measure a0), the first and the second membrane of the respective humidifier module are arranged at a distance from one another. In measure a1), a first spacer layer is arranged in a first intermediate space formed between the two membranes. In measure a2), the two membranes are welded to the first spacer element.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention result from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures based on the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference numbers referring to identical or similar or functionally identical components.

Es zeigen, jeweils schematisch:

1 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Membranstapels 1 in einer perspektivischen Darstellung,
2 eine Detaildarstellung der 1,
3 ein Distanzelement des Membranstapels in separater, perspektivischer Darstellung,
4 eine Detaildarstellung der 3,
5 ein Beispiel eines Befeuchtermoduls in separater, perspektivischer Darstellung,
6 eine Detaildarstellung der 5,
7 eine den Zusammenbau des Befeuchtermoduls der 5 illustrierende Darstellung,
8 eine Detaildarstellung der 7.

They show, each schematically:

1 an example of a membrane stack 1 according to the invention in a perspective view,
2 a detailed representation of 1 ,
3 a spacer element of the membrane stack in a separate perspective view,
4 a detailed representation of 3 ,
5 an example of a humidifier module in a separate perspective view,
6 a detailed representation of 5 ,
7 one the assembly of the humidifier module 5 illustrative representation,
8th a detailed representation of 7 .

Die 1 illustriert ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Membranstapels 1 in einer perspektivischen Teildarstellung. Die 2 ist eine Detaildarstellung der 1. Der Membranstapel 1 umfasst demnach mehrere, insbesondere in 2 erkennbare und entlang einer Stapelrichtung S aufeinander gestapelte Befeuchtermodule 20. Der Membranstapel 1 weist gemäß 1 in einem Querschnitt senkrecht zur Stapelrichtung S die Geometrie eines Quadrats auf.The 1 illustrates an example of a membrane stack 1 according to the invention in a perspective partial representation. The 2 is a detailed representation of the 1 . The membrane stack 1 therefore comprises several, in particular in 2 recognizable and along a stacking direction S stacked humidifier modules 20. The membrane stack 1 has according to 1 has the geometry of a square in a cross section perpendicular to the stacking direction S.

Die 3 zeigt ein Befeuchtermodul 20 in separater perspektivischer Darstellung. Die 4 ist eine Detaildarstellung der 3. Das Befeuchtermodul 20 umfasst demnach eine erste und eine zweite Membran 2a, 2b, die unter Ausbildung eines ersten Zwischenraums 7a entlang der Stapelrichtung S im Abstand zueinander angeordnet sind. Im jeweiligen ersten Zwischenraum 7a ist ein erstes Distanzelement 3a angeordnet, welches sich an diesen beiden Membranen 2a, 2b abstützt.The 3 shows a humidifier module 20 in a separate perspective view. The 4 is a detailed representation of the 3 . The humidifier module 20 accordingly comprises a first and a second membrane 2a, 2b, which are arranged at a distance from one another along the stacking direction S, forming a first intermediate space 7a. A first spacer element 3a is arranged in the respective first intermediate space 7a and is supported on these two membranes 2a, 2b.

Die Befeuchtermodule 20 sind wie in 2 erkennbar unter Ausbildung eines jeweiligen zweiten Zwischenraums 7b entlang der Stapelrichtung S im Abstand zueinander angeordnet. In dem jeweiligen zweiten Zwischenraum 7b ist ein zweites Distanzelement 3b angeordnet, welches sich an den beiden Befeuchtermodulen 20 abstützt. Die ersten Zwischenräume 7a bilden jeweils einen ersten Gaspfad 5a zum Durchströmen mit einem ersten Gas G1 und die zweiten Zwischenräume 7b jeweils einen zweiten Gaspfad 5b zum Durchströmen mit einem zweiten Gas G2. Entlang der Stapelrichtung S wechseln sich erste und zweite Gaspfade 5a, 5b ab.The humidifier modules 20 are as in 2 recognizable with the formation of a respective second intermediate space 7b along the stacking direction S at a distance from one another. A second spacer element 3b, which is supported on the two humidifier modules 20, is arranged in the respective second intermediate space 7b. The first intermediate spaces 7a each form a first gas path 5a for a first gas G1 to flow through, and the second intermediate spaces 7b each form a second gas path 5b for a second gas G2 to flow through. First and second gas paths 5a, 5b alternate along the stacking direction S.

Die ersten und zweiten Distanzelemente 3a, 3b weisen gemäß den 1 bis 4 jeweils eine wellenförmig ausgebildete Stützstruktur 8a, 8b auf, die sich senkrecht zur Stapelrichtung S entlang einer Erstreckungsrichtung E erstreckt.The first and second spacer elements 3a, 3b have according to 1 until 4 each have a wave-shaped support structure 8a, 8b, which extends perpendicularly to the stacking direction S along a direction of extension E.

Die 5 zeigt ein erstes Distanzelement 3a in separater perspektivischer Darstellung. Die 6 ist eine Detaildarstellung der 5. Wie die 5 und 6 erkennen lassen, ist die Stützstruktur 8a der ersten Distanzelemente 3a zwischen zwei sich entlang der Erstreckungsrichtung E erstreckenden Randabschnitten 4a.1, 4a.2 des ersten Distanzelements 3a angeordnet. Die Randabschnitte 4a.1, 4a.2 sind entlang der Erstreckungsrichtung E jeweils streifenförmig ausgebildet. Eine entlang der Stapelrichtung S gemessene Randabschnitt-Höhe h1_R der Randabschnitte 4a.1 , 4a.2 (vgl. 6) entspricht im Wesentlichen einer ebenfalls entlang der Stapelrichtung S gemessenen Stützstruktur-Höhe h1 s der Stützstruktur 8a.The 5 shows a first spacer element 3a in a separate perspective view. The 6 is a detailed representation of the 5 . As the 5 and 6 can be seen, the support structure 8a of the first spacer element 3a is arranged between two edge sections 4a.1, 4a.2 of the first spacer element 3a, which edge sections 4a.1, 4a.2 extend along the direction of extent E. The edge sections 4a.1, 4a.2 are each designed in the form of strips along the direction of extent E. An edge section height h1 _R of the edge sections 4a.1, 4a.2 measured along the stacking direction S (cf. 6 ) essentially corresponds to a support structure height h1 s of the support structure 8a, also measured along the stacking direction S.

Dies erlaubt es, wie in den 3 und 4 veranschaulicht, die beiden Membranen 2a, 2b eines jeweiligen Befeuchtermoduls 20 mittels einer Schweißverbindung 6a.1, 6a.2 stoffschlüssig mit den beiden Randabschnitten 4a.1, 4a.2 des ersten Distanzelements 3a dieses Befeuchtermoduls 20 zu verbinden.This allows, as in the 3 and 4 1 shows the two membranes 2a, 2b of a respective humidifier module 20 being connected to the two edge sections 4a.1, 4a.2 of the first spacer element 3a of this humidifier module 20 by means of a welded connection 6a.1, 6a.2.

Die 7 und 8 zeigen beide eine Explosionsdarstellung zweier in Stapelrichtung S benachbarter Befeuchtermodule 20 und eines in Stapelrichtung zwischen den beiden Befeuchtermodulen angeordneten zweiten Distanzelements 3b zeigen. Die 8 ist dabei eine Detaildarstellung der 7.The 7 and 8th both show an exploded view of two humidifier modules 20 that are adjacent in the stacking direction S and of a second spacer element 3b that is arranged between the two humidifier modules in the stacking direction. The 8th is a detailed representation of the 7 .

Gemäß den 7 und 8 sind die Randabschnitte 4b. 1, 4b.2 der zweiten Distanzelemente 3b eines jeweiligen Befeuchtermoduls 20 beidseitig mit einer Klebverbindung 6b.1, 6b.2 zum stoffschlüssigen Verbinden mit dem jeweils in Stapelrichtung S benachbarten Befeuchtermodul 20 versehen. Die Randabschnitte 4.b1, 4b.2 sind entlang der Erstreckungsrichtung E streifenförmig ausgebildet.According to the 7 and 8th are the edge portions 4b. 1, 4b.2 of the second spacer elements 3b of a respective humidifier module 20 are provided on both sides with an adhesive bond 6b.1, 6b.2 for the materially bonded connection to the humidifier module 20 that is adjacent in the stacking direction S. The edge sections 4.b1, 4b.2 are designed in the form of strips along the direction of extent E.

Außerdem ist die Stützstruktur 8b des zweiten Distanzelemente 8b zwischen zwei sich entlang der Erstreckungsrichtung E erstreckenden Randabschnitten 4b.1, 4b.2 des zweiten Distanzelements 3a angeordnet.In addition, the support structure 8b of the second spacer element 8b is between two edges extending along the direction of extent E Sections 4b.1, 4b.2 of the second spacer element 3a are arranged.

Wie wiederum den 1 und 2 sowie den 7 und 8 entnehmbar, sind die ersten Distanzelemente 3a und die zweiten Distanzelemente 3b um 90° verdreht zueinander angeordnet. Dies bedeutet, dass sich die Randabschnitte 4a.1, 4a.2 und die Stützstruktur 8a der ersten Distanzelemente 4a entlang einer ersten Erstreckungsrichtung E1, E erstrecken, die orthogonal zu einer zweiten Erstreckungsrichtung E2, E verläuft, entlang welcher sich die Stützstruktur 8b und die Randabschnitte 4b.1, 4b.2 der zweiten Distanzelemente 3b erstrecken. Somit erstrecken sich auch die ersten Gaspfade 5a zum Durchströmen mit dem ersten Gas G1 entlang der ersten Erstreckungsrichtung E1, E. Die zweiten Gaspfade G2 zum Durchströmen mit dem zweiten Gas G2 erstrecken sich entlang der zweiten Erstreckungsrichtung E2. Dies ermöglicht eine Durchströmung der ersten und zweiten Gaspfade 5a, 5b im Kreuzstrom.How again the 1 and 2 as well as the 7 and 8th removed, the first spacer elements 3a and the second spacer elements 3b are rotated by 90 ° to each other. This means that the edge sections 4a.1, 4a.2 and the support structure 8a of the first spacer elements 4a extend along a first direction of extent E1, E, which is orthogonal to a second direction of extent E2, E, along which the support structure 8b and the Edge portions 4b.1, 4b.2 of the second spacer elements 3b extend. Thus, the first gas paths 5a for the first gas G1 to flow through also extend along the first direction of extent E1, E. The second gas paths G2 for the second gas G2 to flow through extend along the second direction of extent E2. This enables cross-flow to flow through the first and second gas paths 5a, 5b.

Gemäß den 7 und 8 ist eine entlang der Stapelrichtung S gemessene Randabschnitt-Höhe h2_R der Randabschnitte 4b.1, 4b.2 kleiner als eine ebenfalls entlang der Stapelrichtung gemessenen Stützstruktur-Höhe h2s der Stützstruktur 8b. Dies erlaubt die Anordnung einer jeweiligen Klebverbindung 6b.1, 6b.2 auf den Randabschnitten 4b.1, 4b.2, mittels welcher die beiden in Stapelrichtung S benachbarten Befeuchtermodule stoffschlüssig mit den beiden Randabschnitten 4b.1, 4b.2 des zweiten Distanzelements 3b verbunden sind.According to the 7 and 8th an edge section height _h2R of the edge sections 4b.1, 4b.2 measured along the stacking direction S is smaller than a support structure height h2s of the support structure 8b also measured along the stacking direction. This allows the arrangement of a respective adhesive connection 6b.1, 6b.2 on the edge sections 4b.1, 4b.2, by means of which the two humidifier modules adjacent in the stacking direction S are materially bonded to the two edge sections 4b.1, 4b.2 of the second spacer element 3b are connected.

Die Klebverbindungen 6b.1, 6b.2 können durch eine streifenförmige, Klebelage aus einem Klebstoff oder aus einem Klebeband gebildet sein. Sowohl die Schweißverbindungen 6a.1, 6a.2 als auch die Klebverbindungen 6b.1, 6b.2 bilden jeweils eine fluiddichte Begrenzung eine jeweiligen ersten bzw. zweiten Gaspfads 5a, 5b ausbilden.The adhesive connections 6b.1, 6b.2 can be formed by a strip-shaped adhesive layer made of an adhesive or an adhesive tape. Both the welded connections 6a.1, 6a.2 and the adhesive connections 6b.1, 6b.2 each form a fluid-tight boundary of a respective first or second gas path 5a, 5b.

Anhand der 1 bis 2 wird im Folgenden das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft erläutert. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst zwei Maßnahmen a) und b). In Maßnahme a) werden mehrere in 3 gezeigte Befeuchtermodule 20 bereitgestellt. Dabei umfasst jedes Befeuchtermodul 20 wie bereits anhand der 3 erläutert eine erste und eine zweite Membran 2a, 2b, die unter Ausbildung eines ersten Zwischenraums 7a entlang der Stapelrichtung S im Abstand zueinander angeordnet werden oder sind. Außerdem wird in Maßnahme a) im ersten Zwischenraum 7a ein erstes Distanzelement 3a angeordnet, welches sich an diesen beiden Membranen 2a, 2b abstützt.Based on 1 until 2 the method according to the invention is explained below by way of example. The method according to the invention comprises two measures a) and b). In measure a), several in 3 humidifier modules 20 shown provided. Each humidifier module 20 includes as already based on the 3 explains a first and a second membrane 2a, 2b, which are or are arranged at a distance from one another along the stacking direction S, forming a first intermediate space 7a. In measure a), a first spacer element 3a is also arranged in the first intermediate space 7a, which is supported on these two membranes 2a, 2b.

Gemäß Maßnahme b) werden die wenigstens zwei Befeuchtermodule 20 im Abstand zueinander aufeinanderstapelt. Zur Ausbildung des Membranstapels 1 wird wie in 7 gezeigt zwischen jeweils zwei in Stapelrichtung S benachbarten Befeuchtermodulen 20, 20 ein zweites Distanzelement 3b angeordnet, welches mit den beiden Befeuchtermodulen 20b verklebt wird. Mittels der Maßnahmen a) und b) kann ein Membranstapel 1 mit einer prinzipiell beliebigen Anzahl an Befeuchtermodulen hergestellt werden.According to measure b), the at least two humidifier modules 20 are stacked on top of one another at a distance from one another. To form the membrane stack 1, as in 7 shown between two humidifier modules 20, 20 that are adjacent in the stacking direction S, a second spacer element 3b is arranged, which is glued to the two humidifier modules 20b. By means of measures a) and b), a membrane stack 1 can be produced with any desired number of humidifier modules.

Die Befeuchtermodule 20 können vor Durchführung der Maßnahmen a) und b) vorgefertigt werden. Dieses Vorfertigen wird im Folgenden anhand der 7 und 8 erläutert.The humidifier modules 20 can be prefabricated before measures a) and b) are carried out. This prefabrication is based on the following 7 and 8th explained.

Das Vorfertigen der Befeuchtermodule 20 umfasst für jedes Befeuchtermodul 20 demnach drei Maßnahmen a0), a1) und a2). Gemäß Maßnahme a0) werden die erste und die zweite Membran 2a, 2b des jeweiligen Befeuchtermoduls 20 wie in den 7 und 8 gezeigt im Abstand zueinander angeordnet. Gemäß Maßnahme a1) wird dann wie ebenfalls in den 7 und 8 dargestellt ein erstes Distanzelement 3a in einem zwischen den beiden Membranen gebildeten ersten Zwischenraum 7a angeordnet. Gemäß Maßnahme a2) werden die beiden Membranen 2a, 2b mit dem ersten Distanzelement 3a verschweißt, so dass das in den 3 und 4 gezeigte Befeuchtermodul hergestellt ist.The prefabrication of the humidifier modules 20 therefore includes three measures a0), a1) and a2) for each humidifier module 20. According to measure a0), the first and the second membrane 2a, 2b of the respective humidifier module 20 as in FIGS 7 and 8th shown spaced apart. According to measure a1) is then as also in the 7 and 8th shown, a first spacer element 3a is arranged in a first intermediate space 7a formed between the two membranes. According to measure a2), the two membranes 2a, 2b are welded to the first spacer element 3a, so that in the 3 and 4 shown humidifier module is made.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

US2017008935A1 [0005]

Claims

Membrane stack (1) for a humidifier of a fuel cell system, - With a plurality of humidifier modules (20) stacked on top of one another along a stacking direction (S), each humidifier module (20) comprising a first and a second membrane (2a, 2b), each moisture-permeable and gas-impermeable, forming a first intermediate space (7a) along are arranged at a distance from one another in the stacking direction (S), with a first spacer element (3a) being arranged in the first intermediate space (7a), which is supported on these two membranes (2a, 2b), - wherein the humidifier modules (20) are arranged at a distance from one another along the stacking direction (S), forming a respective second intermediate space (7b), - a second spacer element (3b), which is supported on the two humidifier modules (20), being arranged in the respective second intermediate space (7b), - wherein the first and second spacer elements (3a, 3b) each have a wave-shaped support structure (8a, 8b) which extends perpendicularly to the stacking direction (S) along a direction of extension (E, E1, E2), - wherein the two membranes (2a, 2b) of a respective humidifier module (20) are each connected to the first spacer element (3a) arranged between the two membranes (2a, 2b) by means of a welded connection (6a.1, 6a.2) in a materially bonded manner, - wherein the humidifier modules (20) are cohesively connected to the second spacer elements (3b) adjacent in the stacking direction (S) by means of an adhesive connection (6b.1, 6b.2).

Membrane stack (1) according to claim 1 , characterized in that - the supporting structure (8a) of the first spacer element (3a) is arranged between two edge sections (4a.1, 4a.2) of the respective first spacer element (3a) which also extend in the direction of extension (E, E1). . - An edge section height (h1 _R ) of the edge sections (4a.1, 4a.2) measured along the stacking direction (S) essentially corresponds to a support structure height (h1s) of the support structure (8a) also measured along the stacking direction (S). - The two membranes (2a, 2b) of a respective humidifier module (20) each by means of a welded connection (6a.1, 6a.2) fixed to the two edge sections (6a.1, 6a.2) of the first spacer element (3a) of this Humidifier module (20) are connected.

membrane stack claim 1 or 2 , characterized in that the edge sections (4b.1, 4b.2) of the second spacer elements (3b) of a respective humidifier module (20) are bonded on both sides by means of an adhesive connection (6b.1, 6b.2) to the stacking direction (S) adjacent humidifier module (2a, 2b) are connected.

Membrane stack (1) according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that - the first spacer elements (3a) and the second spacer elements (3b) are arranged rotated by 90° to one another, - preferably the edge sections (4a.1, 4a.2) and the support structure (8a) of the first spacer elements ( 3a) extend along a first direction of extent (E1), which runs transversely, preferably orthogonally, to a second direction of extent (E), along which the support structure (8b) and the edge sections (4b.1, 4b.2) of the second spacer elements (3b) extend.

Membrane stack (1) according to one of the preceding claims, characterized in that - the support structure (8b) of the second spacer elements (3b) between two edge sections (4b.1, 4b.2) each extending along the second direction of extent (E, E2) of the respective second spacer element (3b), - an edge section height (h2 _R ) of the edge sections (4b.1, 4b.2) measured along the stacking direction (S) is smaller than a support structure height ( also measured along the stacking direction h2s) of the support structure (8b), - the two membranes (2a, 2b) of a respective humidifier module (20) each by means of the adhesive connection (6b.1, 6b.2) cohesively with the two edge sections (4a.1, 4a.2) of the first spacer element (3a) of this humidifier module (20).

Membrane stack (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the adhesive connection (6b.1, 6b.2) is formed by an adhesive layer, preferably in the form of a strip, made of an adhesive or of an adhesive tape.

Membrane stack according to one of the preceding claims, characterized in that the first intermediate spaces (7a) each have a first gas path (5a) through which a first gas can flow and the second intermediate spaces (7b) each have a second gas path (5b) through which a second gas can flow (G2), the first gas paths (G1) extending transversely, preferably orthogonally, to the first gas paths (G1).

Membrane stack according to one of the preceding claims, characterized in that first and second gas paths (5a, 5b) alternate along the stacking direction (S).

Membrane stack according to one of the preceding claims, characterized in that the welded connections (6a.1, 6a.2) and the adhesive connections (6b.1, 6b.2) each have a fluid-tight delimitation of a respective first or second gas path (5a, 5b) form.

Membrane stack according to one of the preceding claims, characterized in that the first and second edge sections (4a.1, 4a.2, 4b.1, 4b.2) are designed in the form of strips.

Membrane stack according to one of the preceding claims, characterized in that the corrugated support structure (8a, 8b) of the first and second spacer elements has a, preferably sinusoidal, geometric shape (11) with a plurality of maxima in profile perpendicular to the direction of extension (E, E1, E2). (12) and minima (13), one of the two membranes (2a, 2b) adjacent in the stacking direction (S) being supported on the maxima (12) and the other of the two membranes (2b) adjacent in the stacking direction (S). at the minima (13) is supported.

Membrane stack according to one of the preceding claims, characterized in that - in a cross section perpendicular to the stacking direction (S) of the membrane stack (1) the geometry of a square with two opposite first sides and with two opposite second sides or the geometry of a rectangle with two has opposite narrow sides and two opposite wide sides (19a, 19b), - the edge sections (4a.1, 4a.2, 4b.1, 4b.2) of both the first spacer elements (3a) and the second spacer elements (3b) each end in two adjacent corners (17) of the square (14) or rectangle.

humidifier for a fuel cell system of a motor vehicle, - With a housing surrounding a housing interior; - With a arranged in the housing interior membrane stack (1) according to any one of the preceding claims.

Method for producing a membrane stack (1) according to one of Claims 1 until 12 , comprising the following measures: a) providing at least two, preferably several, humidifier modules (20), each humidifier module (20) comprising a first and a second membrane (2a, 2b) which form a first intermediate space (7a) along the stacking direction (S) are arranged at a distance from one another, and wherein a first spacer element (3a) is arranged in the first intermediate space (7a), which is supported on these two membranes (2a, 2b), b) stacking the at least two humidifier modules (20) at a distance from one another, a (second) spacer element (3b), which is glued to the two humidifier modules (20b), being arranged between two humidifier modules (20, 20) that are adjacent in the stacking direction to form the membrane stack (1).

procedure after Claim 14 , characterized in that the at least two humidifier modules (20) are prefabricated before measures a) and b) are carried out, the prefabrication comprising the following measures a0), a1) and a2): a0) providing the first and second membrane (2a , 2b) at a distance from one another, a1) arranging a (first) spacer element (3a) in a first intermediate space (7a) formed between the two membranes, a2) welding the two membranes (2a, 2b) to the first spacer element (2a).