DE202014010163U1 - Humidifier plate for a humidifier module and humidifier module - Google Patents
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Abstract
Befeuchterplatte für ein Befeuchtermodul zur Befeuchtung von Betriebsgasen für Brennstoffzellen, umfassend mindestens zwei Bahnen (10, 20) eines flexiblen Materials, die jeweils mindestens ein erstes Perforationsmuster (I) aufweisen, das jeweils mindestens eine Portöffnung (11, 21) für einen Einlass eines Fluids und jeweils mindestens eine Portöffnung (12, 22) für einen Auslass eines Fluids umfasst, mindestens ein zweites Perforationsmuster (II) aufweisen, das jeweils ein partielles Fluidverteilungsmuster umfasst, wobei zumindest in einer Bahn (10, 20) des flexiblen Materials das erste Perforationsmuster (I) mit dem zweiten Perforationsmuster (II) zumindest bereichsweise in fluidische Kommunikation (I–II) gebracht ist, sowie ein drittes Perforationsmuster (III) aufweisen, das zumindest zwei Durchströmungsöffnungen (13, 13', 23, 23') aufweist, die in jeder einzelnen Bahn weder mit dem ersten (I) noch dem zweiten Perforationsmuster (II) in fluidischer Kommunikation stehen, wobei die mindestens zwei Bahnen (10, 20) des flexiblen Materials so aufeinander angeordnet sind, dass in allen Bahnen (10, 20) untereinander jeweils die mindestens eine Portöffnung (11, 21) für einen Einlass eines Fluids und jeweils die mindestens eine Portöffnung (12, 22) für einen Auslass eines Fluids des ersten Perforationsmusters (I) zumindest bereichsweise in fluidischer Kommunikation miteinander steht, wodurch mindestens ein Einlassport des Verbundes der mindestens zwei Bahnen (10, 20) und mindestens ein Auslassport des Verbundes der mindestens zwei Bahnen (10, 20) ausgebildet ist und in allen Bahnen (10, 20) untereinander jeweils paarweise die Durchströmungsöffnungen (13, 13', 23, 23') des dritten Perforationsmusters (III) zumindest bereichsweise in fluidischer Kommunikation miteinander stehen, so dass mindestens zwei Durchströmungsports des Verbundes der mindestens zwei Bahnen (10, 20) ausgebildet sind; und paarweise bei jeweils zwei unmittelbar aufeinander aufgebrachten Bahnen (10, 20) des flexiblen Materials jeweils das mindestens eine zweite Perforationsmuster (II) einer ersten flexiblen Bahn (10) zumindest bereichsweise mit jeweils dem mindestens einen zweiten Perforationsmuster (II) der zweiten, unmittelbar auf die erste Bahn (10) aufgebrachten Bahn (20) zumindest bereichsweise in fluidischer Kommunikation steht, so dass sich die partiellen Fluidverteilungsmuster in den jeweiligen unmittelbar aufeinander aufgebrachten Bahnen (10, 20) zu einem durchgehenden Fluidverteilungsmuster ergänzen, über das eine fluidische Kommunikation zwischen dem mindestens einen Einlassport und dem mindestens einen Auslassport gewährleistet ist, wobei die mindestens zwei aufeinander aufgebrachten Bahnen (10, 20) des flexiblen Materials kohäsiv, adhäsiv, stoff- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind.A humidifier panel for a humidification module for operating gases for fuel cells, comprising at least two sheets (10, 20) of flexible material each having at least one first perforation pattern (I) each having at least one port opening (11, 21) for inlet of a fluid and at least one port opening (12, 22) for an outlet of a fluid, having at least one second perforation pattern (II), each comprising a partial fluid distribution pattern, wherein at least in one path (10, 20) of the flexible material the first perforation pattern (II) I) with the second perforation pattern (II) at least partially in fluidic communication (I-II) is brought, and a third perforation pattern (III) having at least two flow openings (13, 13 ', 23, 23') which in of each individual web are in fluid communication with neither the first (I) nor the second perforation pattern (II) i the at least two webs (10, 20) of the flexible material are arranged on one another such that in each of the webs (10, 20) the at least one port opening (11, 21) for an inlet of a fluid and in each case the at least one port opening (11) are interconnected. 12, 22) for an outlet of a fluid of the first perforation pattern (I) at least partially in fluid communication with each other, whereby at least one inlet port of the composite of the at least two webs (10, 20) and at least one outlet port of the composite of the at least two webs (10 , 20) and in each of the tracks (10, 20) the flow openings (13, 13 ', 23, 23') of the third perforation pattern (III) are at least partially in fluid communication with each other, so that at least two throughflow ports of the Composite of at least two webs (10, 20) are formed; and in pairs, in each case two webs (10, 20) of the flexible material applied directly to one another, the at least one second perforation pattern (II) of a first flexible web (10) at least in regions, in each case with the at least one second perforation pattern (II) of the second, directly on the web (20) applied to the first web (10) is in fluidic communication at least in regions, so that the partial fluid distribution patterns in the respective webs (10, 20) applied directly to one another complete a continuous fluid distribution pattern via which fluidic communication between the at least an inlet port and the at least one outlet port is ensured, wherein the at least two mutually applied webs (10, 20) of the flexible material are cohesively, adhesively, materially and / or non-positively connected to each other.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Befeuchterplatte für ein Befeuchtermodul, das zur Befeuchtung von Betriebsgasen für Brennstoffzellen konzipiert ist. Die Befeuchterplatte ist dabei jeweils aus mindestens zwei Bahnen eines flexiblen Materials ausgeführt, wobei die beiden Bahnen sich zu einem Gesamtperforationsmuster ergänzende Teilperforationsmuster aufweisen können. Alternativ ist es möglich, ein entsprechendes Gesamtperforationsmuster in mindestens einer Bahn auszubilden. Dadurch ist ein einfaches Herstellen der Befeuchterplatte möglich, beispielsweise über Rolle-zu-Rolle-Prozesse, es können dadurch beispielsweise Folien aufeinander auflaminiert werden. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung ein Befeuchtermodul, das mindestens zwei der zuvor genannten Befeuchterplatten umfasst.The present invention relates to a humidifier plate for a humidifier module, which is designed for humidifying operating gases for fuel cells. The moistener plate is in each case made of at least two webs of a flexible material, wherein the two webs may have complementary Teilperforationsmuster to a total perforation pattern. Alternatively, it is possible to form a corresponding overall perforation pattern in at least one path. As a result, a simple production of the humidifier is possible, for example via roll-to-roll processes, it can thereby, for example, films are laminated together. In addition, the present invention relates to a humidifier module comprising at least two of the aforementioned humidifier plates.
Bei der Herstellung von Befeuchterplatten und/oder Befeuchtermodulen bestehen vielseitige Anforderungen auf Produzentenseite, um insbesondere die Kundenvorstellungen zu treffen. So müssen zum einen die Befeuchtermodule möglichst kostengünstig herstellbar sein, daher muss die Herstellung hochautomatisiert erfolgen, um zudem möglichst geringe Abweichungen von vorgegebenen Parametern zu bewirken.In the production of humidifier plates and / or humidifier modules, there are versatile requirements on the producer side, in particular to meet customer expectations. Thus, on the one hand, the humidifier modules must be as inexpensive to produce, therefore, the production must be highly automated, in addition to effect as small as possible deviations from predetermined parameters.
Zudem bestehen räumliche Anforderungen, insbesondere sollen Befeuchterplatten eine möglichst geringe Bauhöhe aufweisen und in ihrem Aufbau sehr filigran mit dünnen Wandstärken ausgeführt sein.In addition, there are spatial requirements, in particular, humidifier should have the lowest possible height and be very filigree in construction with thin wall thicknesses.
Sämtliche der voranstehenden Anforderungen sind in einem Spritzgussprozess schwer umsetzbar.All of the above requirements are difficult to implement in an injection molding process.
Somit ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Befeuchterplatte bzw. ein Befeuchtermodul anzugeben, womit das zur Verfügung stehende Volumen bei kleinstmöglichem Gewicht optimal ausgenutzt wird. Zudem sollen die erfindungsgemäßen Befeuchterplatten mit hoher Designfreiheit herstellbar sein. Weiterhin muss der Prozess für den Aufbau des Befeuchters leicht zu automatisieren sein und eine hohe Reproduzierbarkeit, insbesondere eine hohe Maßhaltigkeit aufweisen.Thus, it is an object of the present invention to provide a humidifier plate or a humidifier module, whereby the available volume is optimally utilized with the lowest possible weight. In addition, the humidifier according to the invention should be produced with high design freedom. Furthermore, the process for the construction of the humidifier must be easy to automate and have a high reproducibility, in particular a high dimensional accuracy.
Die Erfindung wird hinsichtlich einer Befeuchterplatte in Schutzansprüchen 1, 8 und 9 angegeben. Schutzanspruch 21 betrifft ein Befeuchtermodul, das mindestens zwei erfindungsgemäße Befeuchterplatten umfasst. Die jeweilig abhängigen Schutzansprüche betreffen dabei vorteilhafte Ausführungen.The invention is given in terms of a humidifier in
Die vorliegende Erfindung betrifft somit gemäß einer ersten Ausführungsform eine Befeuchterplatte für ein Befeuchtermodul zur Befeuchtung von Betriebsgasen für Brennstoffzellen, umfassend
mindestens zwei Bahnen eines flexiblen Materials, die jeweils
mindestens ein erstes Perforationsmuster aufweisen, das jeweils mindestens eine Portöffnung für einen Einlass eines Fluids und jeweils mindestens eine Portöffnung für einen Auslass eines Fluids umfasst,
mindestens ein zweites Perforationsmuster aufweisen, das jeweils ein partielles Fluidverteilungsmuster umfasst,
wobei zumindest in einer Bahn des flexiblen Materials das erste Perforationsmuster mit dem zweiten Perforationsmuster zumindest bereichsweise in fluidische Kommunikation gebracht ist, sowie
ein drittes Perforationsmuster aufweisen, das zumindest zwei Durchströmungsöffnungen aufweist, die in jeder einzelnen Bahn weder mit dem ersten noch dem zweiten Perforationsmuster in fluidischer Kommunikation stehen,
wobei die mindestens zwei Bahnen des flexiblen Materials so aufeinander angeordnet sind, dass in allen Bahnen untereinander jeweils die mindestens eine Portöffnung für einen Einlass eines Fluids und jeweils die mindestens eine Portöffnung für einen Auslass eines Fluids des ersten Perforationsmusters zumindest bereichsweise in fluidischer Kommunikation miteinander steht, wodurch mindestens ein Einlassport des Verbundes der mindestens zwei Bahnen und mindestens ein Auslassport des Verbundes der mindestens zwei Bahnen ausgebildet ist und in allen Bahnen untereinander jeweils paarweise die Durchströmungsöffnungen des dritten Perforationsmusters zumindest bereichsweise in fluidischer Kommunikation miteinander stehen, so dass mindestens zwei Durchströmungsports des Verbundes der mindestens zwei Bahnen ausgebildet sind; und paarweise bei jeweils zwei unmittelbar aufeinander aufgebrachten Bahnen des flexiblen Materials jeweils das mindestens eine zweite Perforationsmuster einer ersten flexiblen Bahn zumindest bereichsweise mit jeweils dem mindestens einen zweiten Perforationsmuster der zweiten, unmittelbar auf die erste Bahn aufgebrachten Bahn zumindest bereichsweise in fluidischer Kommunikation steht, so dass sich die partiellen Fluidverteilungsmuster in den jeweiligen unmittelbar aufeinander aufgebrachten Bahnen zu einem durchgehenden Fluidverteilungsmuster ergänzen, über das eine fluidische Kommunikation zwischen dem mindestens einen Einlassport und dem mindestens einen Auslassport gewährleistet ist, wobei
die mindestens zwei aufeinander aufgebrachten Bahnen des flexiblen Materials kohäsiv, adhäsiv, stoff- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind.The present invention thus relates, according to a first embodiment, to a humidifier plate for a humidifier module for humidifying operating gases for fuel cells
at least two sheets of a flexible material, respectively
at least one first perforation pattern, each comprising at least one port opening for an inlet of a fluid and at least one port opening for an outlet of a fluid,
have at least one second perforation pattern, each comprising a partial fluid distribution pattern,
wherein at least in a web of the flexible material, the first perforation pattern with the second perforation pattern is at least partially brought into fluid communication, as well as
a third perforation pattern having at least two flow openings that are in fluid communication with neither the first nor the second perforation pattern in each individual track,
wherein the at least two webs of the flexible material are arranged on each other such that in each case the at least one port opening for an inlet of a fluid and the at least one port opening for an outlet of a fluid of the first perforation pattern are in fluidic communication with each other, whereby at least one inlet port of the composite of the at least two webs and at least one outlet port of the composite of the at least two webs is formed and in each of the webs in pairs the throughflow openings of the third perforation pattern are in fluidic communication with each other at least in pairs, so that at least two throughflow ports of the composite of at least two tracks are formed; and in pairs in each case two webs of the flexible material applied directly to one another, the at least one second perforation pattern of a first flexible web is at least partially in fluidic communication with the at least one second perforation pattern of the second web applied directly to the first web, so that the partial fluid distribution patterns in the respective webs applied directly to each other complement each other to form a continuous fluid distribution pattern, via which a fluidic communication between the at least one inlet port and the at least one outlet port is ensured
the at least two mutually applied webs of flexible material are cohesively, adhesively, materially and / or non-positively connected to each other.
Die erfindungsgemäße Befeuchterplatte zeichnet sich somit dadurch aus, dass sie aus mindestens zwei Bahnen eines flexiblen Materials gebildet ist, wobei diese Bahnen aufeinander auflaminiert sind. Diese Bahnen können beispielsweise Folien, insbesondere Kunststofffolien sein.The humidifier according to the invention is thus characterized by the fact that it is formed from at least two tracks of a flexible material, these tracks each other are laminated. These webs may be, for example, films, in particular plastic films.
In beide Bahnen wird ein Perforationsmuster eingebracht, das sich aus einem ersten Perforationsmuster, einem zweiten Perforationsmuster sowie einem dritten Perforationsmuster zusammensetzt. Das erste Perforationsmuster dient dabei der Versorgung der Befeuchterplatte, d. h. über Portöffnungen können Einlässe und Auslässe in der Befeuchterplatte angelegt werden. Diese Portöffnungen reichen durch die Befeuchterplatte hindurch, weisen jedoch Abzweige auf der Oberfläche oder im Innern der fertigen Befeuchterplatte auf.In both webs, a perforation pattern is introduced, which is composed of a first perforation pattern, a second perforation pattern and a third perforation pattern. The first perforation pattern serves to supply the humidifier, d. H. Through port openings, inlets and outlets can be created in the humidifier plate. These port openings extend through the humidifier plate, but have branches on the surface or inside the finished humidifier plate.
Das zweite Perforationsmuster umfasst ein partielles Fluidverteilungsmuster und steht mit dem ersten Perforationsmuster in fluidischer Kommunikation, so dass über die Portöffnungen das zweite Perforationsmuster mit einem Medium angeströmt werden kann bzw. umgekehrt aus dem zweiten Perforationsmuster ein Medium in die Portöffnung, d. h. das erste Perforationsmuster strömen kann.The second perforation pattern comprises a partial fluid distribution pattern and is in fluidic communication with the first perforation pattern so that a medium can be flowed through the port openings with the second perforation pattern or vice versa from the second perforation pattern, a medium in the port opening, d. H. the first perforation pattern can flow.
Zudem umfasst jede Bahn ein drittes Perforationsmuster, das allerdings weder mit dem ersten noch dem zweiten Perforationsmuster in fluidischer Kommunikation steht. Somit können beispielsweise an dieser Stelle durch die Befeuchterplatte Medien, insbesondere Gase hindurch geleitet werden, ohne dass diese Gase in der Befeuchterplatte verteilt werden.In addition, each web includes a third perforation pattern, which, however, is in fluid communication with neither the first nor the second perforation pattern. Thus, for example, gases, in particular gases, can be passed through the humidifier plate at this point, without these gases being distributed in the humidifier plate.
Die beiden Bahnen sind dabei so übereinander auflaminiert, dass die jeweiligen Perforationsmuster zumindest bereichsweise übereinander zur Deckung kommen, so dass eine fluidische Kommunikation unter den einzelnen Bahnen ausgebildet wird. Aufgrund der Tatsache, dass in jeder Bahn ein zweites Perforationsmuster enthalten ist, das ein partielles Fluidverteilungsmuster bildet, wird durch die Aufeinanderlaminierung der beiden Bahnen ein vollständiges Fluidverteilungsmuster über die beiden partiellen Fluidverteilungsmuster, die das zweite Perforationsmuster darstellen, ausgebildet.The two webs are laminated on top of each other so that the respective perforation pattern at least partially overlap one another, so that a fluidic communication is formed under the individual webs. Due to the fact that each track contains a second perforation pattern forming a partial fluid distribution pattern, the lamination of the two webs forms a complete fluid distribution pattern across the two partial fluid distribution patterns representing the second perforation pattern.
Werden nur die beiden oben geschilderten Bahnen zu einer Befeuchterplatte auflaminiert, werden diese insbesondere für einen monopolaren Stackaufbau eingesetzt, bei dem zu beiden Seiten der Befeuchterplatte dasselbe Gas durch das Fluidverteilungsmuster geführt wird. Insgesamt kommt es dann zu einem Aufbau, bei dem sich beginnend an eine erste Membran bzw. einen ersten Membranverbund mit zugehörigem Gasdiffusionsmedium eine erste so aufgebaute Befeuchterplatte anschließt, die auf beiden Oberflächen ein feuchtes Gas verteilt. Es folgt eine zweite Membran bzw. ein zweiter Membranverbund mit zugehörigem Gasdiffusionsmedium, auf die eine zweite in dieser Art, bezüglich der Anordnung ihrer Perforationsmuster verglichen mit der ersten Befeuchterplatte unterschiedlich aufgebaute Befeuchterplatte anschließt, die auf beiden Oberflächen ein trockenes, zu befeuchtendes Gas führt. Hierdurch wird ein besonders kompakte Bauart des Befeuchterstapels ermöglicht. Der Herstellaufwand ist aber bedingt durch die beiden Plattendesigns größer. Eine monopolare Befeuchterplatte sieht also insbesondere vor, dass dasselbe Fluid über demselben Einströmport beide Fluidverteilungsmuster, d. h. auf beiden Seiten der mittleren Lage, anströmt und die jeweiligen Fluidverteilungsmuster somit mit dem gleichen Medium über den gleichen Porteinlass versorgt werden. Ebenso erfolgt der Austritt des Fluids aus beiden Fluidverteilungsmustern über den gleichen Portauslass.If only the two above-described webs are laminated to a moistener plate, they are used in particular for a monopolar stack construction in which the same gas is passed through the fluid distribution pattern on both sides of the moistener plate. Overall, there is then a construction in which, starting from a first membrane or a first membrane composite with associated gas diffusion medium, a first humidifier plate thus constructed adjoins, which distributes a moist gas on both surfaces. This is followed by a second membrane or a second membrane composite with associated gas diffusion medium, followed by a second in this type, with respect to the arrangement of their perforation compared to the first humidifier different constructed humidifier, which leads on both surfaces a dry, to be humidified gas. As a result, a particularly compact design of the humidifier stack is made possible. The manufacturing cost is greater due to the two plate designs. A monopolar humidifier plate thus provides in particular that the same fluid has both fluid distribution patterns over the same inflow port, ie. H. flows on both sides of the middle layer, and the respective fluid distribution patterns are thus supplied with the same medium via the same port. Likewise, the exit of the fluid from both fluid distribution patterns occurs via the same port outlet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind in der erfindungsgemäßen Befeuchterplatte mindestens 2, bevorzugt bis 50 Bahnen, bevorzugt 2 bis 25 Bahnen, besonders bevorzugt 2 bis 5 Bahnen, insbesondere 2 oder 3 Bahnen des flexiblen Materials aufeinander aufgebracht und miteinander verbunden.According to a preferred embodiment, at least 2, preferably up to 50 webs, preferably 2 to 25 webs, particularly preferably 2 to 5 webs, in particular 2 or 3 webs of the flexible material, are applied to one another and bonded together in the inventive moistener plate.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn das zweite Perforationsmuster in jeder einzelnen Bahn des flexiblen Materials durch eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen gebildet ist, wobei paarweise bei jeweils zwei unmittelbar aufeinander aufgebrachten Bahnen des flexiblen Materials jeweils in einer ersten Bahn und einer zweiten Bahn die Durchtrittsöffnungen versetzt zueinander angeordnet sind und teilweise überlappen.Furthermore, it is preferred if the second perforation pattern is formed in each individual web of the flexible material by a plurality of passage openings, wherein in pairs in each case two directly superimposed webs of the flexible material in each case in a first path and a second path, the passage openings offset from each other are and partially overlap.
Diese Vielzahl von Durchtrittsöffnungen können beispielsweise Aussparungen oder Ausstanzungen in einer jeweiligen Bahn sein, die insbesondere bei einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren in die Bahn eingebracht werden können.This plurality of through openings may for example be recesses or punches in a respective web, which can be introduced in particular in a roll-to-roll method in the web.
Weiter bevorzugt umfasst die Befeuchterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung mindestens eine zusätzliche Bahn eines flexiblen Materials, die auf eine der mindestens zwei Bahnen des flexiblen Materials aufgebracht, und mit derjenigen der zwei Bahnen, auf die die zusätzliche Bahn aufgebracht ist, kohäsiv, adhäsiv, stoff- und/oder kraftschlüssig verbunden ist.More preferably, the humidifier plate according to the present invention comprises at least one additional sheet of flexible material applied to one of the at least two sheets of the flexible material and to the one of the two sheets to which the additional sheet is applied, cohesive, adhesive, cloth. and / or non-positively connected.
Die zusätzliche Bahn kann beispielsweise lediglich ein erstes und ein drittes Perforationsmuster aufweisen und somit Portöffnungen zur Versorgung der Befeuchterplatte bzw. Durchströmöffnungen. Anstelle des zweiten Perforationsmusters kann diese zusätzliche Bahn auch geschlossen sein, so dass diese Bahn sich beispielsweise als abschließende Bahn einer entsprechenden Befeuchterplatte eignet. Derartige Befeuchterplatten sind beispielsweise als letzte Platte in einem mehrere gestapelte Befeuchterplatten enthaltenden Befeuchtermodul denkbar.The additional web may have, for example, only a first and a third perforation pattern and thus port openings for supplying the humidifier plate or flow-through openings. Instead of the second perforation pattern, this additional path may also be closed, so that this path is suitable, for example, as the final path of a corresponding humidifier plate. Such humidifier plates are conceivable, for example, as the last plate in a humidifier module containing a plurality of stacked humidifier plates.
Somit ist in die mindestens eine zusätzliche Bahn ein Perforationsmuster mit Durchtrittsöffnungen eingebracht, das mit dem ersten und dritten Perforationsmuster der mindestens zwei Bahnen zumindest partiell überlappt oder diesem entspricht, so dass eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen mit dem Einlassport, eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen mit dem Auslassport und Durchtrittsöffnungen mit den Durchströmungsports des Verbundes der mindestens zwei Bahnen zumindest bereichsweise in fluidischer Kommunikation stehen. Die Perforationsmuster in den einzelnen Bahnen müssen dabei nicht notwendigerweise bündig sein bzw. identische Kontur haben, dies ist jedoch gemäß einer bevorzugten Ausführungsform möglich. Thus, in the at least one additional path a perforation pattern is introduced with passages which at least partially overlaps or corresponds to the first and third perforation patterns of the at least two tracks, so that one or more passages with the inlet port, one or more passages with the outlet port and Through openings with the flow ports of the network of at least two tracks are at least partially in fluid communication. The perforation pattern in the individual webs need not necessarily be flush or have identical contour, but this is possible according to a preferred embodiment.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der zuvor beschriebenen speziellen Befeuchterplatte sieht vor, dass diese mindestens zwei weitere Bahnen eines flexiblen Materials umfasst, die jeweils
mindestens ein erstes Perforationsmuster aufweisen, das jeweils mindestens eine Portöffnung für einen Einlass eines Fluids und jeweils mindestens eine Portöffnung für einen Auslass eines Fluids umfasst,
mindestens ein zweites Perforationsmuster aufweisen, das jeweils ein partielles Fluidverteilungsmuster umfasst,
wobei zumindest in einer der mindestens zwei weiteren Bahnen des flexiblen Materials das erste Perforationsmuster mit dem zweiten Perforationsmuster zumindest bereichsweise in fluidische Kommunikation gebracht ist, sowie
ein drittes Perforationsmuster aufweisen, das zumindest zwei Durchströmungsöffnungen aufweist, die in jeder einzelnen der mindestens zwei weiteren Bahnen weder mit dem ersten noch dem zweiten Perforationsmuster in fluidischer Kommunikation stehen,
wobei die mindestens zwei weiteren Bahnen des flexiblen Materials auf der den mindestens zwei Bahnen abgewandten Seite der mindestens einen weiteren Bahn so aufgebracht sind, dass in den mindestens zwei weiteren Bahnen untereinander jeweils die mindestens eine Portöffnung für einen Einlass eines Fluids des ersten Perforationsmusters zumindest bereichsweise in fluidischer Kommunikation miteinander steht, wodurch mindestens ein Einlassport des Verbundes der mindestens zwei weiteren Bahnen ausgebildet ist und jeweils die mindestens eine Portöffnung für einen Auslass eines Fluids des ersten Perforationsmusters zumindest bereichsweise in fluidischer Kommunikation miteinander steht, wodurch mindestens ein Auslassport des Verbundes der mindestens zwei weiteren Bahnen ausgebildet ist und in allen weiteren Bahnen untereinander jeweils paarweise die Durchströmungsöffnungen des dritten Perforationsmusters zumindest bereichsweise in fluidischer Kommunikation miteinander stehen, so dass mindestens zwei Durchströmungsports des Verbundes der mindestens zwei weiteren Bahnen ausgebildet sind,
wobei eine der mindestens zwei weiteren Bahnen so auf die mindestens eine zusätzlichen Bahn aufgebracht ist, dass der mindestens eine Einlassport des Verbundes der mindestens zwei weiteren Bahnen mit einer oder mehreren Durchtrittsöffnungen der mindestens einen zusätzlichen Bahn, der mindestens eine Auslassport des Verbundes der mindestens zwei weiteren Bahnen mit einer oder mehreren Durchtrittsöffnungen der mindestens einen zusätzlichen Bahn und die Durchströmungsports des Verbundes der mindestens zwei weiteren Bahnen jeweils mit einer oder mehreren Durchtrittsöffnungen der mindestens einen zusätzlichen Bahn zumindest bereichsweise in fluidischer Kommunikation stehen,
wobei die mindestens zwei weiteren aufeinander aufgebrachten Bahnen des flexiblen Materials untereinander und mit der mindestens einen zusätzlichen Bahn kohäsiv, adhäsiv, stoff- und/oder kraftschlüssig verbunden sind.Another preferred embodiment of the special humidifier plate described above provides that it comprises at least two further sheets of a flexible material, each
at least one first perforation pattern, each comprising at least one port opening for an inlet of a fluid and at least one port opening for an outlet of a fluid,
have at least one second perforation pattern, each comprising a partial fluid distribution pattern,
wherein at least in one of the at least two further webs of the flexible material, the first perforation pattern with the second perforation pattern is at least partially brought into fluid communication, as well as
a third perforation pattern having at least two flow openings which are in fluidic communication neither with the first nor the second perforation pattern in each of the at least two further webs,
wherein the at least two further webs of the flexible material are applied to the at least two webs facing away from the at least one further web so that in the at least two other webs each at least the port opening for an inlet of a fluid of the first perforation pattern at least partially in whereby at least one inlet port of the composite of the at least two further webs is formed and the at least one port opening for an outlet of a fluid of the first perforation pattern is at least partially in fluidic communication with one another, whereby at least one outlet port of the composite of the at least two further Webs is formed and in all other paths each other in pairs, the flow openings of the third perforation pattern at least partially in fluid communication with each other, so that minde at least two flow ports of the composite of the at least two further webs are formed,
wherein one of the at least two further webs is applied to the at least one additional web such that the at least one inlet port of the composite of the at least two further webs with one or more through openings of the at least one additional web, the at least one outlet port of the composite of the at least two further webs Webs with one or more passage openings of the at least one additional web and the throughflow ports of the composite of the at least two further webs are each in fluidic communication with one or more passage openings of the at least one additional web at least in regions,
wherein the at least two further mutually applied webs of the flexible material are cohesively, adhesively, materially and / or non-positively connected with each other and with the at least one additional web.
Die zuvor beschriebene Ausführungsform sieht somit im Falle identischer erster, zweiter und dritter Perforationsmuster eine spiegelsymmetrische Ausgestaltung der Befeuchterplatte hinsichtlich der Bahnen relativ zur mittleren Bahn vor. Die mittlere Bahn weist dabei lediglich ein erstes und ein drittes Perforationsmuster und somit Durchtrittsöffnungen für Medien auf, weist allerdings kein Fluidverteilungsmuster auf. Auf beiden Seiten dieser Bahn sind nunmehr mindestens jeweils zwei Bahnen eines flexiblen Materials ausgebildet, die wie bereits eingangs erläutert aufgebaut sind. Gemäß dieser Ausführungsform können somit über die mittlere Bahn die jeweiligen auf den beiden Seiten dieser mittleren Bahn angeordneten weiteren Bahnen ein jeweiliges Fluidverteilungsmuster ausbilden, beide Muster können über die Öffnungen, die in der mittleren Bahn enthalten sind, miteinander in Kommunikation treten, so dass eine Weiterleitung eines Fluidstroms von der einen Seite der mittleren Bahn auf die andere Seite ermöglicht wird. Die beiden Fluidverteilungsmuster auf den beiden Seiten der mittleren Bahn werden dabei im Gleichstrom betrieben, es handelt sich um einen monopolaren Aufbau.The embodiment described above thus provides, in the case of identical first, second and third perforation patterns, a mirror-symmetrical configuration of the humidifier plate with respect to the webs relative to the middle web. The middle web has only a first and a third perforation pattern and thus passage openings for media, but has no fluid distribution pattern. On both sides of this web at least two tracks of flexible material are now formed, which are constructed as already explained above. Thus, according to this embodiment, via the middle web, the respective further webs arranged on both sides of this middle web can form a respective fluid distribution pattern, both patterns can communicate with each other via the apertures contained in the middle web, so that they can be forwarded a fluid flow from the one side of the middle track to the other side is made possible. The two fluid distribution patterns on the two sides of the middle track are operated in DC, it is a monopolar structure.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Befeuchterplatte mindestens zwei weitere Bahnen eines flexiblen Materials umfasst, die jeweils
mindestens ein eigenes erstes Perforationsmuster aufweisen, das jeweils mindestens eine Portöffnung für einen Einlass eines Fluids und jeweils mindestens eine Portöffnung für einen Auslass eines Fluids umfasst,
mindestens ein eigenes zweites Perforationsmuster aufweisen, das jeweils ein partielles Fluidverteilungsmuster umfasst,
wobei zumindest in einer der mindestens zwei weiteren Bahnen des flexiblen Materials das erste Perforationsmuster mit dem zweiten Perforationsmuster zumindest bereichsweise in fluidische Kommunikation gebracht ist, sowie
ein drittes Perforationsmuster aufweisen, das zumindest zwei Durchströmungsöffnungen aufweist, die in jeder einzelnen der mindestens zwei weiteren Bahnen weder mit dem ersten noch dem zweiten Perforationsmuster in fluidischer Kommunikation stehen,
wobei die mindestens zwei weiteren Bahnen des flexiblen Materials auf der den mindestens zwei Bahnen abgewandten Seite der mindestens einen weiteren Bahn so aufgebracht sind, dass in den mindestens zwei weiteren Bahnen untereinander jeweils die mindestens eine Portöffnung für einen Einlass eines Fluids des ersten Perforationsmusters zumindest bereichsweise in fluidischer Kommunikation miteinander steht, wodurch mindestens ein Einlassport des Verbundes der mindestens zwei weiteren Bahnen ausgebildet ist, und jeweils die mindestens eine Portöffnung für einen Auslass eines Fluids des ersten Perforationsmusters zumindest bereichsweise in fluidischer Kommunikation miteinander steht, wodurch mindestens ein Auslassport des Verbundes der mindestens zwei weiteren Bahnen ausgebildet ist und in allen weiteren Bahnen untereinander jeweils paarweise die Durchströmungsöffnungen des dritten Perforationsmusters zumindest bereichsweise in fluidischer Kommunikation miteinander stehen, so dass mindestens zwei Durchströmungsports des Verbundes der mindestens zwei weiteren Bahnen ausgebildet sind,
wobei eine der mindestens zwei weiteren Bahnen so auf die mindestens eine zusätzlichen Bahn aufgebracht ist, dass der mindestens eine Einlassport und der mindestens eine Auslassport des Verbundes der mindestens zwei weiteren Bahnen jeweils mit einer oder mehreren Durchtrittsöffnungen der mindestens einen zusätzlichen Bahn und jeweils mindestens einer der Durchströmungsports des Verbundes der mindestens zwei weiteren Bahnen mit einer oder mehreren Durchtrittsöffnungen der mindestens einen zusätzlichen Bahn zumindest bereichsweise in fluidischer Kommunikation stehen,
wobei die mindestens zwei weiteren aufeinander aufgebrachten Bahnen des flexiblen Materials untereinander und mit der mindestens einen zusätzlichen Bahn kohäsiv, adhäsiv, stoff- und/oder kraftschlüssig verbunden sind.A second preferred embodiment provides that the humidifier plate comprises at least two further sheets of flexible material, each
at least one own first perforation pattern, each comprising at least one port opening for an inlet of a fluid and at least one port opening for an outlet of a fluid,
have at least one own second perforation pattern, each comprising a partial fluid distribution pattern,
wherein at least in one of the at least two further webs of the flexible material, the first perforation pattern with the second perforation pattern at least partially brought into fluidic communication, as well
a third perforation pattern having at least two flow openings which are in fluidic communication neither with the first nor the second perforation pattern in each of the at least two further webs,
wherein the at least two further webs of the flexible material are applied to the at least two webs facing away from the at least one further web so that in the at least two other webs each at least the port opening for an inlet of a fluid of the first perforation pattern at least partially in whereby at least one inlet port of the composite of the at least two further webs is formed, and in each case the at least one port opening for an outlet of a fluid of the first perforation pattern is at least partially in fluidic communication with one another, whereby at least one outlet port of the composite of the at least two further webs is formed and in each other paths each other in pairs the flow openings of the third perforation pattern at least partially in fluid communication with each other, so that min at least two through-flow ports of the composite of the at least two further webs are formed,
wherein one of the at least two further tracks is applied to the at least one additional track such that the at least one inlet port and the at least one outlet port of the composite of the at least two further tracks each having one or more passage openings of the at least one additional track and at least one of the Durchströmungsports of the composite of the at least two further webs are at least partially in fluid communication with one or more passage openings of the at least one additional web,
wherein the at least two further mutually applied webs of the flexible material are cohesively, adhesively, materially and / or non-positively connected with each other and with the at least one additional web.
Die zuvor beschriebene Ausführungsform sieht somit im Falle identischer erster, zweiter und dritter Perforationsmuster eine drehsymmetrische oder chirale Ausgestaltung der Befeuchterplatte hinsichtlich der Bahnen relativ zur mittleren Bahn vor. Die mittlere Bahn weist dabei lediglich ein erstes und ein drittes Perforationsmuster und somit Durchtrittsöffnungen für Medien auf, weist allerdings kein Fluidverteilungsmuster auf. Auf beiden Seiten dieser Bahn sind nunmehr mindestens jeweils zwei Bahnen eines flexiblen Materials ausgebildet, die wie bereits eingangs erläutert aufgebaut sind. Gemäß dieser Ausführungsform können somit über die mittlere Bahn die jeweiligen auf den beiden Seiten dieser mittleren Bahn angeordneten weiteren Bahnen ein jeweiliges Fluidverteilungsmuster ausbilden, beide Muster können über die Öffnungen, die in der mittleren Bahn enthalten sind, miteinander in Kommunikation treten, so dass eine Weiterleitung eines Fluidstroms von der einen Seite der mittleren Bahn auf die andere Seite ermöglicht wird. Die beiden Fluidverteilungsmuster auf den beiden Seiten der mittleren Bahn werden dabei im Gleich-, Gegen- oder Kreuzstrom betrieben, es handelt sich um einen bipolaren Aufbau. Der bipolare Aufbau zeichnet sich dadurch aus, dass nur ein einziger Plattentyp zum Einsatz kommt, wobei auf beiden Seiten der Befeuchterplatte unterschiedliche Gase geführt werden. Auf die Befeuchtermembran bzw. den Membranverbund mit zugehörigem Gasdiffusionsmedium folgt auf der ersten Seite der Befeuchterplatte die Verteilung feuchten Gases, auf der anderen Seite der Befeuchterplatte wird trockenes, zu befeuchtendes Gas, verteilt, hieran grenzt die nächste Befeuchtermembran, es folgt eine weitere Befeuchterplatte, auf der der zuletzt genannten Befeuchtermembran zugewandten Oberfläche dieser Befeuchtermembran wird feuchtes Gas verteilt, das das zuvor genannte zu befeuchtende Gas über diese Befeuchtermembran befeuchtet. Bei einer bipolaren Platte sind die Fluidverteilungsmuster in den jeweiligen Bahnen im Gleich-, Gegen- oder Kreuzstrom angeordnet, so dass die jeweiligen Fluidverteilungsmuster, die auf der Vorder- und Rückseite der mittleren Bahn angeordnet sind, verschiedene Portein- und -auslässe aufweisen.Thus, in the case of identical first, second and third perforation patterns, the previously described embodiment provides a rotationally symmetric or chiral configuration of the humidifier plate with respect to the tracks relative to the central track. The middle web has only a first and a third perforation pattern and thus passage openings for media, but has no fluid distribution pattern. On both sides of this web at least two tracks of flexible material are now formed, which are constructed as already explained above. Thus, according to this embodiment, via the middle web, the respective further webs arranged on both sides of this middle web can form a respective fluid distribution pattern, both patterns can communicate with each other via the apertures contained in the middle web, so that they can be forwarded a fluid flow from the one side of the middle track to the other side is made possible. The two fluid distribution patterns on the two sides of the middle track are operated in the DC, counter or cross-current, it is a bipolar structure. The bipolar structure is characterized in that only a single plate type is used, with different gases being conducted on both sides of the humidifier plate. On the humidifier membrane or the membrane composite with associated gas diffusion medium on the first side of the humidifier follows the distribution of moist gas, on the other side of the humidifier is dry, to be humidified gas distributed, this is adjacent to the next humidifier, it follows another humidifier, on the surface of this humidifier membrane facing the last-mentioned humidifying membrane is dispersed with moist gas which humidifies the above-mentioned gas to be humidified via this humidifying membrane. In a bipolar plate, the fluid distribution patterns in the respective webs are arranged in cocurrent, countercurrent or crossflow so that the respective fluid distribution patterns disposed on the front and back of the middle web have different port inlets and outlets.
Gemäß einer dritten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung eine Befeuchterplatte, umfassend
mindestens drei Bahnen eines flexiblen Materials, wobei
in die mindestens eine erste Bahn und die mindestens eine dritte Bahn des flexiblen Materials jeweils mindestens ein erstes Perforationsmuster, das jeweils mindestens eine Portöffnung für einen Einlass eines Fluids umfasst, eingebracht ist,
in die mindestens eine erste Bahn und die mindestens eine dritte Bahn des flexiblen Materials, jeweils mindestens ein zweites Perforationsmuster eingebracht ist, das jeweils ein Fluidverteilungsmuster umfasst, wobei in der mindestens einen ersten Bahn und der mindestens einen dritten Bahn des flexiblen Materials das erste Perforationsmuster mit dem zweiten Perforationsmuster zumindest bereichsweise in fluidische Kommunikation gebracht ist,
in die mindestens eine erste Bahn und die mindestens eine dritte Bahn des flexiblen Materials jeweils ein drittes Perforationsmuster eingebracht ist, das zumindest zwei Durchströmungsöffnungen aufweist, die innerhalb der jeweiligen Bahn weder mit dem ersten noch dem zweiten Perforationsmuster in fluidischer Kommunikation stehen,
in die mindestens eine zweite Bahn des flexiblen Materials mindestens vier Durchtrittsöffnungen eingebracht sind,
die mindestens drei Bahnen des flexiblen Materials so aufeinander gebracht sind, dass die mindestens eine zweite Bahn zwischen die jeweils mindestens eine erste Bahn und mindestens eine dritte Bahn aufgenommen wird, wobei
jeweils die mindestens eine Portöffnung des ersten Perforationsmusters der mindestens einen ersten Bahn und der mindestens einen dritten Bahn zumindest bereichsweise in fluidischer Kommunikation mit jeweils einer Durchtrittsöffnung der mindestens einen zweiten Bahn steht,
jeweils das zweite Perforationsmuster der mindestens einen ersten Bahn und der mindestens einen dritten Bahn zumindest bereichsweise in fluidischer Kommunikation mit jeweils einer Durchtrittsöffnung der mindestens einen zweiten Bahn steht und
jeweils die mindestens zwei Durchtrittsöffnungen des dritten Perforationsmusters der mindestens einen ersten Bahn und der mindestens einen dritten Bahn mit den jeweiligen Durchtrittsöffnungen der mindestens einen zweiten Bahn zumindest bereichsweise in fluidischer Kommunikation steht, wobei
die mindestens drei aufeinander aufgebrachten Bahnen des flexiblen Materials kohäsiv, adhäsiv, stoff- und/oder kraftschlüssig verbunden sind.According to a third embodiment, the present invention relates to a humidifier plate comprising
at least three tracks of a flexible material, wherein
at least one first perforation pattern, which in each case comprises at least one port opening for an inlet of a fluid, is introduced into the at least one first web and the at least one third web of the flexible material,
in the at least one first web and the at least one third web of the flexible material, at least one second perforation pattern is introduced, each comprising a fluid distribution pattern, wherein in the at least one first web and the at least one third web of the flexible material, the first perforation pattern the second perforation pattern is at least partially brought into fluid communication,
in the at least one first web and the at least one third web of the flexible material, in each case a third perforation pattern is introduced, which has at least two throughflow openings which are in fluid communication with neither the first nor the second perforation pattern within the respective web,
at least four passage openings are made in the at least one second track of the flexible material,
the at least three webs of the flexible material are brought together so that the at least one second web is received between the respective at least one first web and at least one third web, wherein
in each case the at least one port opening of the first perforation pattern of the at least one first web and the at least one third web is in fluidic communication at least in regions with in each case one passage opening of the at least one second web,
in each case the second perforation pattern of the at least one first web and the at least one third web is in fluidic communication at least in regions with in each case one passage opening of the at least one second web, and
The at least two passage openings of the third perforation pattern of the at least one first track and the at least one third track are in fluidic communication with the respective passage openings of the at least one second track, at least in regions
the at least three mutually applied webs of flexible material are cohesively, adhesively, materially and / or non-positively connected.
Zudem betrifft die Erfindung gemäß einer vierten Ausführungsform eine Befeuchterplatte umfassend mindestens drei Bahnen eines flexiblen Materials, wobei
in die mindestens eine erste Bahn und die mindestens eine dritte Bahn des flexiblen Materials, jeweils mindestens ein zweites Perforationsmuster eingebracht ist, das jeweils ein Fluidverteilungsmuster umfasst,
in die mindestens eine erste Bahn und die mindestens eine dritte Bahn des flexiblen Materials jeweils ein drittes Perforationsmuster eingebracht ist, das zumindest zwei Durchströmungsöffnungen aufweist, die innerhalb der jeweiligen Bahn nicht mit dem zweiten Perforationsmuster in fluidischer Kommunikation stehen,
in die mindestens eine zweite Bahn des flexiblen Materials mindestens vier Durchtrittsöffnungen eingebracht sind,
die mindestens drei Bahnen des flexiblen Materials so aufeinander gebracht sind, dass die mindestens eine zweite Bahn zwischen die jeweils mindestens eine erste Bahn und mindestens eine dritte Bahn aufgenommen wird, wobei
jeweils das zweite Perforationsmuster der mindestens einen ersten Bahn und der mindestens einen dritten Bahn zumindest bereichsweise in fluidischer Kommunikation mit jeweils einer Durchtrittsöffnung der mindestens einen zweiten Bahn steht und
jeweils die mindestens zwei Durchtrittsöffnungen des dritten Perforationsmusters der mindestens einen ersten Bahn und der mindestens einen dritten Bahn mit den jeweiligen Durchtrittsöffnungen der mindestens einen zweiten Bahn zumindest bereichsweise in fluidischer Kommunikation stehen, sowie
die mindestens drei aufeinander aufgebrachten Bahnen des flexiblen Materials kohäsiv, adhäsiv, stoff- und/oder kraftschlüssig verbunden sind.In addition, according to a fourth embodiment, the invention relates to a humidifier plate comprising at least three sheets of a flexible material, wherein
in which at least one first web and the at least one third web of the flexible material, in each case at least one second perforation pattern is introduced, each comprising a fluid distribution pattern,
in the at least one first web and the at least one third web of the flexible material, in each case a third perforation pattern is introduced, which has at least two throughflow openings which are not in fluid communication with the second perforation pattern within the respective web,
at least four passage openings are made in the at least one second track of the flexible material,
the at least three webs of the flexible material are brought together so that the at least one second web is received between the respective at least one first web and at least one third web, wherein
in each case the second perforation pattern of the at least one first web and the at least one third web is in fluidic communication at least in regions with in each case one passage opening of the at least one second web, and
the at least two passage openings of the third perforation pattern of the at least one first track and the at least one third track are in fluidic communication with the respective passage openings of the at least one second track, at least in regions, and
the at least three mutually applied webs of flexible material are cohesively, adhesively, materially and / or non-positively connected.
Bei den zuvor angegebenen Ausführungsformen der Befeuchterplatten ist es insbesondere bevorzugt, dass die Bahnen so angeordnet sind, dass die Befeuchterplatte eine bipolare oder monopolare Befeuchterplatte ist. Die Charakteristika der beiden Plattentypen wurden bereits im Kontext der jeweils ersten Ausführungsform des jeweiligen Plattentyps beschrieben. Die zuvor beschriebenen bipolaren oder monopolaren Ausgestaltungen der Befeuchterplatte gelten auch für mehrlagige, also aus mehreren Bahnen aufgebaute, insbesondere für die bereits zuvor beschriebene fünflagige Befeuchterplatte.In the previously mentioned embodiments of the humidifier plates, it is particularly preferred that the paths are arranged so that the humidifier plate is a bipolar or monopolar humidifier plate. The characteristics of the two plate types have already been described in the context of the respective first embodiment of the respective plate type. The above-described bipolar or monopolar configurations of the humidifier plate also apply to multi-layered, that is constructed of a plurality of webs, in particular for the five-layered humidifier plate already described above.
Die beiden zuvor beschriebenen dritten und vierten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Befeuchterplatte ähneln der weiter voranstehend beschriebenen fünflagigen zweiten Ausführungsform, auch hier sind Fluidverteilungsmuster auf beiden Seiten einer Bahn ausgebildet, die kein Fluidverteilungsmuster aufweist und die beiden auf ihren Seiten angeordneten Fluidverteilungsmuster voneinander trennt, so dass die auf den einander gegenüberliegenden Oberflächen der Befeuchterplatte geführten Gase unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehalts voneinander getrennt werden. Durch die Bahn ohne Fluidverteilungsmuster wird ein bipolarer Aufbau also erst ermöglicht. Im Gegensatz zu der zuvor beschriebenen fünflagigen zweiten Ausführungsform umfassen diese dritte und vierte Ausführungsform allerdings lediglich drei Lagen von Bahnen.The two above-described third and fourth embodiments of the humidifier according to the invention are similar to the above-described five-layered second embodiment, also here fluid distribution patterns are formed on both sides of a web having no fluid distribution pattern and the two arranged on their sides fluid distribution pattern separated from each other, so that on separated gases of different moisture content are separated from each other on the surfaces of the humidifier plate opposite to each other. Due to the web without fluid distribution pattern, a bipolar structure is thus made possible. However, unlike the five-layered second embodiment described above, these third and fourth embodiments comprise only three layers of webs.
Für sämtliche der zuvor beschriebenen Ausführungen ist es bevorzugt, wenn jede Bahn im Wesentlichen die gleichen oder die gleichen äußeren Dimensionen aufweisen und im Wesentlichen deckungsgleich oder deckungsgleich aufeinander aufgebracht sind.For all of the embodiments described above, it is preferred if each web has substantially the same or the same outer dimensions and are applied substantially congruently or congruently to one another.
Die Perforationsmuster in den einzelnen Bahnen können mittels Ausstanzens, insbesondere mittels einer Rollenstanze oder mittels einer Hub-Stanzvorrichtung, Ausschneidens, oder durch einen Laserschneidprozess erzeugt werden.The perforation patterns in the individual webs can be produced by means of punching, in particular by means of a roll punch or by means of a stroke punching device, cutting, or by a laser cutting process.
Die Bahnen können mittels eines Rolle-zu-Rolle-Prozesses laminiert werden, wobei insbesondere die einzelnen Bahnen kontinuierlich aufeinander aufgebracht und verbunden wurden und nach Herstellung der Verbindung die einzelnen Befeuchterplatten abgelängt werden können.The webs can be laminated by means of a roll-to-roll process, wherein in particular the individual webs are continuously applied and bonded to one another and, after the connection has been established, the individual moistener plates can be cut to length.
Die jeweilige Bahn ist dabei bevorzugt eine Folie, bevorzugt mit einer Dicke von 0,05 bis 10,0 mm, weiter bevorzugt von 0,1 bis 1,0 mm, insbesondere von 0,2 bis 0,6 mm. The respective web is preferably a film, preferably with a thickness of 0.05 to 10.0 mm, more preferably from 0.1 to 1.0 mm, in particular from 0.2 to 0.6 mm.
Die Befeuchterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine äußerst geringe Gesamtdicke auf, insbesondere zeichnet sie sich durch eine Gesamtdicke von 0,5 bis 50 mm, bevorzugt 1,0 bis 20 mm, besonders bevorzugt von 1,2 bis 5,0 mm, insbesondere 1,5 bis 2 mm aus.The humidifier according to the present invention has an extremely low total thickness, in particular, it is characterized by a total thickness of 0.5 to 50 mm, preferably 1.0 to 20 mm, more preferably from 1.2 to 5.0 mm, in particular 1 , 5 to 2 mm off.
Das flexible Material kann dabei insbesondere ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus thermoplastischen Kunststoffen, bevorzugt Polyestern, wie z. B. PET, PEN, PBT; Polyolefinen, wie z. B. PE, PP; Polyamiden, PPA; PEEK; PSU; PEI; PAI; PPS sowie Blends oder Kombinationen hieraus.The flexible material may in particular be selected from the group consisting of thermoplastics, preferably polyesters, such as. PET, PEN, PBT; Polyolefins, such as. Eg PE, PP; Polyamides, PPA; PEEK; PSU; PEI; PAI; PPS and blends or combinations thereof.
Bevorzugt werden die Bahnen des flexiblen Materials mittels Kleben, Thermofügen, durch Anlösen und anschließendes Verpressen und/oder durch Verpressen der Bahnen des flexiblen Materials verbunden.Preferably, the webs of the flexible material are bonded by means of gluing, thermoforming, by dissolving and then compressing and / or by pressing the webs of the flexible material.
Insbesondere kann die Klebeverbindung mittels 2-K-Klebstoffen, insbesondere mittels Epoxidharzklebern, Silikonklebern, Polyurethanklebern, Phenolharzklebern, Melaminharzklebern, oder mittels Haftklebstoffen, insbesondere mittels lösemittelhaltigen Haftklebern, Disperionshaftklebern, Schmelzhaftklebern, wie z. B. Silikon-, Polyacrylat-, Ehtylen-Vinylacetat- und/oder Naturkautschuk basierte Haftklebstoffe erfolgen.In particular, the adhesive bond by means of 2-component adhesives, in particular by means of Epoxidharzklebern, silicone adhesives, polyurethane adhesives, phenolic adhesives, melamine resin adhesives, or by means of pressure-sensitive adhesives, in particular by means of solvent-based pressure-sensitive adhesives, Disperionshaftklebern, hotmelt adhesives, such. As silicone, polyacrylate, ethylene-vinyl acetate and / or natural rubber based pressure-sensitive adhesives.
Beim Anlösen kann beispielsweise ein Lösemittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ketonen, Estern, aliphatischen und/oder aromatischen Kohlenwasserstoffen eingesetzt werden.When solubilizing, for example, a solvent selected from the group consisting of ketones, esters, aliphatic and / or aromatic hydrocarbons can be used.
Besonders bevorzugt erfolgt das Thermofügen bei Temperaturen von 150 bis 350°C, bevorzugt von 200 bis 280°C, besonders bevorzugt maximal 50°C oberhalb des Schmelzpunktes des flexiblen Materials.Particularly preferably, the thermal bonding is carried out at temperatures of 150 to 350 ° C, preferably from 200 to 280 ° C, more preferably at most 50 ° C above the melting point of the flexible material.
Die vorliegende Erfindung betrifft zudem ein Befeuchtermodul zur Befeuchtung von Betriebsgasen für Brennstoffzellen, das mindestens zwei gestapelte, im Voranstehenden beschriebene Befeuchterplatten umfasst, die jeweils paarweise durch zumindest eine zwischen den beiden das Paar bildenden Befeuchterplatten angeordnete, zumindest im Bereich des zweiten Perforationsmusters vorhandene, zumindest für Wasser oder Wasserdampf permeable Membran voneinander getrennt sind. Alternativ wird das Befeuchtermodul auch als Befeuchterstack oder Befeuchterstapel bezeichnet.The present invention further relates to a humidifier module for humidifying operating gases for fuel cells, comprising at least two stacked, described in the foregoing humidifier plates, each in pairs by at least one between the two forming the pair of humidifier, at least in the region of the second perforation existing, at least for Water or water vapor permeable membrane are separated. Alternatively, the humidifier module is also referred to as a humidifier stack or humidifier stack.
Dieses Befeuchtermodul kann dabei auch mehr als zwei, insbesondere zwei bis hundert Befeuchterplatten umfassen, die übereinander gestapelt sind.This humidifier module can also comprise more than two, in particular two to one hundred humidifier plates, which are stacked on top of each other.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Befeuchtermoduls sieht vor, dass zwischen der mindestens einen Membran und einer oder beiden an die Membran angeordnete Befeuchterplatten zumindest im Bereich des zweiten Perforationsmusters der Befeuchterplatten eine Gasdiffusionslage angeordnet ist, die als separates Bauteil oder als Bestandteil eines Membranverbundes ausgebildet sein kann, im letztgenannten Fall ist die Gasdiffusionslage mit der Membran laminiert, also Teil des Membranverbundes.A preferred embodiment of the humidifier module provides that between the at least one membrane and one or both of the humidifier plates arranged on the membrane a gas diffusion layer is arranged at least in the region of the second perforation pattern of the humidifier plates, which can be formed as a separate component or as part of a membrane composite The latter case, the gas diffusion layer is laminated with the membrane, so part of the membrane composite.
Hierbei kann die Gasdiffusionslage einen eine aktive Gasdiffusionsschicht umgebenden Rahmen aufweisen, wobei bevorzugt Gasdiffusionsschicht und Rahmen flexibel ausgebildet sind. Die Bahn, die vom flexiblen Rahmen und der Gasdiffusionsschicht gebildet wird, kann Teil des Folienverbundes sein, also eine Bahn des Folienverbundes bilden.In this case, the gas diffusion layer may have a frame surrounding an active gas diffusion layer, wherein preferably gas diffusion layer and frame are flexible. The web, which is formed by the flexible frame and the gas diffusion layer, may be part of the film composite, thus forming a web of the film composite.
Besonders bevorzugt ist hierbei, wenn jeweils das Paar der Befeuchterplatten, zwischen denen die mindestens eine Membran angeordnet ist, im Gleichstromprinzip, Gegenstromprinzip oder im Kreuzstromprinzip zueinander angeordnet ist.In this case, it is particularly preferred if in each case the pair of humidifier plates, between which the at least one membrane is arranged, is arranged on the DC principle, on the countercurrent principle or in the crossflow principle with respect to one another.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren und Ausführungen näher beleuchtet, ohne die Erfindung auf die speziell dargestellten Parameter zu reduzieren. Bezugszeichen werden nicht notwendigerweise in allen Figuren wiederholt, da in sämtlichen Figuren identische Bezugszeichen für identische Funktionselemente verwendet sind.The present invention will be further elucidated with reference to the following figures and embodiments, without reducing the invention to the parameters specifically shown. Reference numerals are not necessarily repeated in all figures, since identical reference numerals are used for identical functional elements in all figures.
Des Weiteren umfasst die erste Bahn
Diese erste Bahn
Beim Aufeinanderlaminieren dieser Bahnen
Die Perforationen des zweiten Perforationsmusters
Eine ähnliche Ausführungsform ist im Detail auch in
Betrachtet man die
Für den Fall, dass die Bahnen
In
Ein weiteres Konstruktionsprinzip einer erfindungsgemäßen Befeuchterplatte ist in
Eine alternative Ausführungsform dieses konstruktiven Konzeptes ist in
Der in
In
In
In
Während der Rolle-zu-Rolle-Prozess in
Die prinzipielle Abfolge gemäß
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