EP4376987A1 - Befeuchtungseinrichtung mit plattenstapel und plattenstapel - Google Patents

Befeuchtungseinrichtung mit plattenstapel und plattenstapel

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EP4376987A1
EP4376987A1 EP22734559.2A EP22734559A EP4376987A1 EP 4376987 A1 EP4376987 A1 EP 4376987A1 EP 22734559 A EP22734559 A EP 22734559A EP 4376987 A1 EP4376987 A1 EP 4376987A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plate stack
fluid
receiving device
housing
counter
Prior art date
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Pending
Application number
EP22734559.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Korn
Ralph Kemper
Herbert Pietrowski
Matthias Müller
Mario Rieger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mann and Hummel GmbH
Original Assignee
Mann and Hummel GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Mann and Hummel GmbH filed Critical Mann and Hummel GmbH
Publication of EP4376987A1 publication Critical patent/EP4376987A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04126—Humidifying
    • H01M8/04149—Humidifying by diffusion, e.g. making use of membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/08—Flat membrane modules
    • B01D63/082—Flat membrane modules comprising a stack of flat membranes
    • B01D63/0822—Plate-and-frame devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/08—Flat membrane modules
    • B01D63/082—Flat membrane modules comprising a stack of flat membranes
    • B01D63/084—Flat membrane modules comprising a stack of flat membranes at least one flow duct intersecting the membranes
    • B01D63/085—Flat membrane modules comprising a stack of flat membranes at least one flow duct intersecting the membranes specially adapted for two fluids in mass exchange flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0015—Heat and mass exchangers, e.g. with permeable walls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
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    • B01D2313/201—Closed housing, vessels or containers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D2315/22—Membrane contactor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the invention relates to a humidification device, in particular for a fuel cell system, having a housing in which a stack of plates is arranged, and a plate stack for a humidifying device, in particular for a fuel cell system, having a plurality of channel plates arranged one after the other in a stacking direction.
  • DE 10 2013 020 503 A1 discloses a humidification device which is used to enrich flow air, which is supplied to a fuel cell for the electrochemical reaction, for example, with a defined moisture content.
  • the humidification device has a stacking unit with a plurality of membranes arranged one above the other, preferably parallel and spaced apart from one another, each of which is permeable to water but not to air, with air currents with different levels of moisture content being guided along the opposite sides of the membrane, so that a Water or what vapor exchange takes place from the air stream with higher moisture content to the air stream with lower moisture content.
  • the humidifying device has the stacking unit with water vapor-permeable membranes, which are arranged between frame parts.
  • the housing has pillars for holding the stacking unit, the connection between the pillars and the frame parts taking place via laterally protruding connecting lugs which protrude into a receiving groove.
  • An object of the invention is to provide a humidification device, in particular for a fuel cell system, with an improved arrangement of a plate stack.
  • a further object is to specify a stack of plates for an improved arrangement of the stack of plates in such a humidifying device.
  • a humidification device in particular for a fuel cell system, with a housing which has at least one inlet for a first fluid, in particular an exhaust gas from the fuel cell system, and an inlet for a second fluid, in particular a inlet air of the fuel cell system, has an outlet for the first fluid and an outlet for the second fluid, with a plate stack having a plurality of channel plates following one another in a stacking direction being arranged in the housing, which flow channels separated from one another by semipermeable membranes for the have first fluid and for the second fluid, wherein the housing at least at least one receiving device which interacts with a receiving device arranged on the plate stack to store and seal the plate stack in the housing.
  • a plate stack for a humidification device in particular for a fuel cell system, comprising a plurality of channel plates which follow one another in a stacking direction and which have flow channels separated from one another by semi-permeable membranes for the first fluid and for the have a second fluid, further comprising a counter-receiving device which, when the plate stack is arranged correctly in a housing of the humidification device, cooperates with a receiving device arranged in the housing to store and seal the plate stack in the housing.
  • a humidification device in particular for a fuel cell system, with a housing which has at least one inlet for a first fluid, in particular an exhaust gas from the fuel cell system, an inlet for a second fluid, in particular an air supply to the fuel cell system, and an outlet for the first fluid and an outlet for the second fluid, a plate stack having a plurality of channel plates following one another in a stacking direction being arranged in the housing, which have flow channels for the first fluid and for the second fluid separated from one another by semipermeable membranes.
  • the stack of plates is bordered by an end plate at each end facing away from one another in the stacking direction.
  • the housing has at least one receiving device, which cooperates with a counter-receiving device arranged on the plate stack to support and seal the plate stack in the housing.
  • the counter-receiving device extends in a plane normal to the stacking direction and is arranged on at least one of the end plates of the plate stack.
  • At least one device component of the counter-receiving device is formed in one piece with the end plate, in particular injection-molded in one piece with a plastic material of the end plate.
  • the humidification device represents a special embodiment of a flat membrane humidifier.
  • a first, humid or water-rich flow channel flows in a group of flow channels Fluid, such as exhaust gas from fuel cells, while in another group of flow channels Strö a second, dry fluid, such as supply air for the fuel cells, flows.
  • the second, dry fluid can be moistened by the first fluid via the semi-permeable membranes.
  • the plate stack with the channel plates is, for example, axially sealed in the housing in a floating manner via two axially acting seals located at the ends on the inlet side and outlet side of the first or second fluid. These seals can either seal the supply air or the exhaust gas area.
  • the supply air area is preferably sealed in this case.
  • a counter-receiving device can be arranged on each of the two end plates.
  • the flow channels each define flow directions for the first fluid and for the second fluid, with the flow directions running at an angle to one another, in particular perpendicular to one another.
  • the counter-receiving device can extend here at least in sections parallel to one of the flow directions.
  • the counter-receiving device can extend at least in sections at an acute angle to at least one of the flow directions for the first fluid and/or the second fluid.
  • the counter-receiving device forms a V-shape on the respective end plate.
  • the channel plates and end plates can each have a polygonal shape, in particular a rectangular shape, with the counter-receiving device extending between two opposite edges of at least one of the end plates of the plate stack.
  • the counter-receiving device does not extend into corner areas of the polygonal end plates.
  • the counter-receiving device extends between two opposite edges of the polygonal end plate.
  • the counter-receiving device extends from an area of an edge located between two immediately adjacent corners into an area of an opposite edge located between two immediately adjacent corners, in particular in the center with respect to the respective immediately adjacent corners.
  • the plate stack is mounted via two bearing ribs which are arranged on the side of the plate stack, run in the sealing direction of the axial seal and act as a counter-receiving device, which engage in guide grooves of the housing as a receiving device.
  • the tongue-and-groove connection created in this way is responsible not only for storage but also for sealing a bypass flow of the fluid flow that is not directly sealed.
  • the contact point of the tongue and groove connection is preferably realized via an elastomer element as a sealing device, for example an O-ring or a molded seal.
  • a sealing device for example an O-ring or a molded seal.
  • bearing ribs can be arranged on the housing and the guide grooves on the plate stack.
  • the channel plates of the plate stack can be designed, for example, as stainless steel plates or as plastic plates, for example made of PPS (polypropylene sulfide).
  • the housing of the humidifier can be made of metal, for example aluminum.
  • the housing can be made of plastic, for example PPS, PPA (polyphthalamide), PA (polyamide).
  • the housing can be designed in several parts with a removable cover. In this way, the plate stack can be removed from the housing and/or replaced for maintenance purposes.
  • the semi-permeable membrane may be formed from a microporous material.
  • the micropores in the material allow moisture to be transported through the membrane. Moisture transport can advantageously take place by means of capillary action in the microporous material.
  • the membrane can be formed from PFSA.
  • PFSA is a plastic made from perfluorosulfonic acid and is known, among other things, under the brand name Nafion.
  • the membrane can go to either side porous layers, in particular fleece layers, for protection and mechanical stabilization.
  • the receiving device or the counter-receiving device can have at least two guide grooves lying opposite one another transversely, in particular perpendicularly, to a direction of gravity. Furthermore, the counter-receiving device or the receiving device can have at least two bearing ribs lying opposite one another.
  • the guide grooves and the bearing ribs can engage in one another when the plate stack is arranged as intended in the housing.
  • This tongue and groove connection in particular in combination with a sealing device, allows the stack of plates to be advantageously mounted in a floating manner and at the same time to be sealed against a bypass flow of the first fluid.
  • the tongue and groove connection supports the sealing effect and at the same time serves as a vibration damper to minimize the vibrations that occur on the plate stack during operation.
  • the receiving device or the counter-receiving device can have sealing devices, whereby an axial sealing of the plate stack against the housing can be effected when the plate stack is arranged correctly in the housing.
  • the sealing device thus advantageously provides a seal, for example in a vertical axis of the housing, against flow around the plate stack from a first interior space of the housing into a second interior space of the housing, for example flow from an upper interior space of the housing to a lower interior space.
  • a bypass flow of the first fluid or of the second fluid around the plate stack can be prevented by the sealing devices.
  • the sealing devices serve as vibration dampers in order to minimize the vibrations that occur on the stack of plates during operation.
  • the sealing device can, for example, be implemented as an EPDM (ethylene propylene diene rubber) element.
  • EPDM ethylene propylene diene rubber
  • foam the sealing device for example with a silicone-based material.
  • the seal can be produced as a so-called CIP (cured in place) seal.
  • the sealing devices can be arranged on opposite sides of the bearing ribs or the guide grooves. This advantageously results in a two-sided and thus double seal. In addition, the sealing device can thus function even better as a vibration damper for the plate stack.
  • the sealing devices can be arranged circumferentially on the opposite sides of the bearing ribs or the guide grooves. This advantageously results in a two-sided and thus double seal. In addition, the sealing device can thus act even better as a vibration damper for the plate stack. In addition, cheap O-ring seals, for example, can also be used as a result.
  • the bearing ribs can have axial sealing sections on the two opposite end faces. This further strengthens the axial sealing effect. In addition, such an arrangement of the axial sections you can increase the vibration damping in the area of the bearing ribs.
  • the axial sealing sections can be formed in one piece with the sealing devices.
  • the axial sealing sections can be manufactured inexpensively and can be captively arranged. This makes it easier to assemble the stack of plates.
  • the stack of plates can be sealed with a circumferential axial seal on two opposite end faces, in particular on an inflow area and outflow area of the first or second fluid.
  • the peripheral axial seal can be arranged in a groove on the plate stack and seal against an inside of the housing.
  • the circumferential seal can be arranged in a groove on an inside of the housing and can seal against the stack of plates.
  • a plate stack for a humidification device in particular for a fuel cell system, comprising a plurality of channel plates which follow one another in a stacking direction and which have flow channels separated from one another by semipermeable membranes for the first fluid and for the second fluid exhibit.
  • the stack of plates is bordered by an end plate in each case at ends facing away from one another in the stacking direction.
  • the plate stack also includes a counter-receiving device, which, when the plate stack is arranged as intended in a housing of the humidifying device, interacts with a receiving device arranged in the housing to delay and seal the plate stack in the housing.
  • the counter receiving device extends in a plane normal to the stacking direction and is arranged on at least one of the end plates of the plate stack.
  • a counter-receiving device can be arranged on each of the two end plates.
  • the at least one counter-receiving device can be designed in one piece with at least one of the end plates.
  • the flow channels each define flow directions for the first fluid and for the second fluid, with the flow directions running at an angle to one another, in particular perpendicular to one another.
  • the counter-receiving device can extend here at least in sections parallel to one of the flow directions.
  • the counter-receiving device can extend at least in sections at an acute angle to one of the flow directions.
  • the counter-receiving device forms a V-shape on the respective end plate.
  • the channel plates and end plates can each have a polygonal shape, in particular a rectangular shape, with the counter-receiving device extending between two opposite edges of at least one of the end plates of the plate stack.
  • the counter-receiving device does not extend into corner areas of the polygonal end plates.
  • the counter-receiving device extends between two opposite edges of the polygonal end plate.
  • the counter-receiving device extends from an area of an edge located between two immediately adjacent corners into an area of an opposite edge located between two immediately adjacent corners, in each case centrally with respect to the respective immediately adjacent corners.
  • the counter-receiving device can have sealing devices, whereby an axial sealing of the plate stack against the housing can be effected when the plate stack is arranged as intended in the housing.
  • a bypass flow of the first fluid or the second fluid around the plate stack can be prevented by the sealing devices.
  • the sealing device thus advantageously provides a seal in a vertical axis of the housing against a flow around the stack of plates from an upper interior space of the housing to a lower interior space.
  • a bypass flow of the first fluid or the second fluid around the plate stack can be prevented by the sealing devices.
  • the sealing devices serve as vibration dampers in order to minimize the vibrations that occur on the stack of plates during operation.
  • the sealing device can, for example, be implemented as an EPDM (ethylene propylene diene rubber) element. Alternatively, it is also possible to foam the sealing device, for example with a silicone-based material.
  • the seal can be manufactured as a CIP (cured in place) seal.
  • FIG. 1 shows a humidification device, in particular for a fuel cell system, according to an exemplary embodiment of the invention in an isometric representation
  • FIG. 2 shows a stack of plates according to an embodiment of the invention in an isometric representation
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through the moistening device according to FIG. 1;
  • FIG. 4 shows an enlarged detail from the longitudinal section of the moistening device according to FIG. 3;
  • FIG. 5 shows a cross section through the moistening device according to FIG. 1;
  • FIG. 6 shows a further longitudinal section through the moistening device according to FIG. 1;
  • FIG. 7 shows an enlarged detail from the longitudinal section of the moistening device according to FIG. 6 with the stack of plates;
  • FIG. 8 shows a stack of plates according to a further exemplary embodiment of the invention in an isometric representation.
  • FIG. 1 shows a humidification device 100, in particular for a fuel cell system, according to an exemplary embodiment of the invention in an isometric representation from an outside.
  • Figure 2 shows a stack of plates 50 according to an embodiment of the invention in an isometric representation.
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through the moistening device 100 with a stack of plates 50, while FIG. 4 shows an enlarged section of the longitudinal section of the moistening device according to FIG.
  • Figure 5 shows a cross section through the humidifier 100.
  • FIG. 6 shows another longitudinal section through the humidification device, rotated by 90° about the vertical axis
  • FIG. 7 shows an enlarged section of the longitudinal section according to FIG.
  • the humidifier 100 comprises a housing 102, which has an inlet 104 for a first fluid 64, in particular an exhaust gas of the fuel cell system, an inlet 108 for a second fluid 66, in particular an inlet air of the fuel cell system , an outlet 106 for the first fluid 64 and an outlet 110 for the second fluid 66 .
  • the exhaust gas is preferably conducted from top to bottom as the first fluid in the direction of gravity g, so that any water that has condensed out does not remain in the plate stack 50 but can be discharged to the outlet 106 due to gravity.
  • the housing 102 there is a stack of plates 50, as shown in FIG.
  • the channel plates 10 are braced against one another with tie rods 58 .
  • the channel plates 10 have flow channels 52, 54, separated from one another by semipermeable membranes, for the first fluid 64 and for the second fluid 66, as can be seen in FIG.
  • the first fluid 64 namely the exhaust gas
  • the second fluid 66 namely the supply air enters the flow channels 54 from the end face 30 via the inflow area 47 and exits again on the opposite end face 32 via the outflow area 49 .
  • the plate stack 50 is sealed at the two opposite end faces 30, 32, in particular at the inflow area 47 and the outflow area 49 of the second fluid 66, with a circumferential seal 68 axi alen.
  • the circumferential axial seal 68 is arranged in a groove (not visible) on the plate stack 50 and seals against an inside of the housing 102, as can be seen in FIGS.
  • the circumferential seal 68 can be arranged in a groove on an inside of the housing 102 and seal against the plate stack 50 .
  • the stack of plates 50 further comprises a counter-receiving device 14 which, when the stack of plates 50 is arranged as intended in the housing 102 of the humidifying device 100, interacts with a receiving device 12 arranged in the housing 102 to support and seal the stack of plates 50 in the housing 102.
  • the counter-recording device 14 is arranged as two bearing ribs 20 on the sides of the plate stack 50.
  • the counter-receiving device 14 also has a circumferential sealing device 22, designed here as an O-ring. On the end faces 30, 32, the counter-receiving device 14 also has axial sealing sections 70, which in this exemplary embodiment are formed in one piece with the axial seal 68.
  • the counter-receiving device 14 is arranged on the two end plates 11 of the plate stack 50 which face away from one another in the stacking direction 40 .
  • the counter-receiving device 14 or bearing ribs 20, which also form these, extend/extend in a plane running normal or perpendicular to the stacking direction 40.
  • the counter-receiving device 14 or bearing ribs 20 of the counter-receiving device 14 extend/extend with a main extension component parallel to one of the flow directions in the flow channels 52, 54, in particular parallel to the flow direction 66 of the second fluid.
  • the counter-receiving device 14, more precisely the bearing ribs 20 forming this, are in particular formed in one piece with a material of the end plate 11, in particular injection-molded in one piece from a plastic material.
  • the sealing device 22 is either pulled onto the bearing ribs 20 as a separate part or is injection molded in one piece with them in a 2K process.
  • Figure 3 shows the installation position of the plate stack 50 in the housing 102 in a longitudinal section.
  • the exhaust gas 64 enters through the inlet 104 into the interior 112 of the housing 102 and flows through the plate stack 50 via the inflow area 46. Via the outflow area 48 on the underside of the plate stack 50, the exhaust gas 64 exits again and leaves the housing 102 via the outlet 106.
  • the supply air 66 enters the housing 102 through the inlet 108 and flows on the front side 30 via the inflow area 47 into the plate stack 50.
  • the moistened supply air 66 exits the plate stack 50 again via the outflow area 49 on the end face 32 and leaves the housing 102 through the outlet 110.
  • the plate stack 50 is sealed at the end faces 30, 32 via the axial seal 68 against the inside of the housing 102. In this way, in the exemplary embodiment shown here, the supply air area is effectively sealed against the exhaust gas area.
  • the housing 102 has a plurality of housing parts which are sealed against one another via housing seals 116 . Some of the housing seals 116 are identified as examples. By removing a housing cover, for example, the plate stack 50 can be removed from the housing 102 and replaced.
  • the mounting of the stack of plates 50 in the housing 102 can be seen in the cross section of the moistening device 100 shown in FIG. 5 and in particular in the longitudinal sections shown in FIGS.
  • the housing 102 has a receiving device 12 which cooperates with the counter-receiving device 14 arranged on the plate stack 50 to store and seal the plate stack 50 in the housing 102 .
  • the receiving device 12 has two opposing guide grooves 114 transversely, in particular perpendicularly to the direction of gravity g, while, as already shown in FIG.
  • the guide grooves 114 and the Lagerrip pen 20 engage in a proper arrangement of the plate stack 50 in the housing 102 into each other.
  • the counter-receiving device 14 on the plate stack 50 has sealing devices 22 in the form of O-rings. As a result, when the plate stack 50 is arranged in the housing 102 as intended, the plate stack 50 is axially sealed against the housing 102 . In particular, bypass flow of the exhaust gas 64 around the plate stack 50 is prevented by the sealing devices 22 .
  • the sealing devices 22 are arranged circumferentially on opposite sides of the bearing ribs 20 .
  • the bearing ribs 20 have, as can be seen in FIG. In FIG. 5, the stack of plates 50 is cut in cross section at the level of the counter-receiving device 14, so that the bearing ribs 20 and the cut O-ring of the sealing device 22 can be seen.
  • the axial sealing sections 70 which seal against the inside of the housing 102, can also be seen in section.
  • the bearing ribs 20 lie in the guide grooves 114, which are also cut into, as a receiving device 12.
  • the mounting of the plate stack 50 via the bearing ribs 20 pushed into the guide grooves 114 can be seen in the longitudinal section in FIGS.
  • the circumferential O-ring of the sealing device 22 seals against an upper side and an underside of the guide groove 114. In this way, it can be advantageously prevented that a bypass flow of the exhaust gas 64 from the upper part of the interior space 112 into the lower part of the interior space 112 can flow laterally past the stack of plates 50 via the guide groove 114 .
  • bearing ribs 20 can also be arranged on the housing 102 and the guide grooves 114 in the side walls of the plate stack 50 is.
  • the sealing device 22 it is also possible for the sealing device 22 to be arranged in the housing 102, regardless of the arrangement of bearing ribs 20 and guide grooves 114.
  • FIG. 8 shows an isometric view of a further embodiment of the plate stack 50 according to the invention.
  • the basic structure of the plate stack is identical to the first embodiment described here, so that features, feature combinations and their specific technical advantages can be transferred to the further embodiment.
  • the stack of plates 50 according to the further embodiment differs from this in the design of the counter-receiving device 14.
  • the counter-receiving device 14 is arranged on the two end plates 11 of the plate stack 50 which face away from one another in the stacking direction 40 .
  • the counter-receiving device 14 or La skeleton 20, which form this with extends in a normal or perpendicular to the stacking direction 40 plane.
  • the counter-receiving device 14 or the bearing ribs 20 of the counter-receiving device 14 extends/extend with a main extension component at an acute angle to the flow directions in the flow channels 52, 54.
  • the counter-receiving device 14 or the bearing ribs 20 of the counter-receiving device 14 extend/extend under one acute angle to the direction of flow 64 of the first fluid and to the direction of flow 66 of the second fluid.
  • the counter-receiving device 14 or the bearing ribs 20 forming it form a V-shape on the end plates 11 .
  • the V-shaped counter-receiving device 14 carries a sealing device 22 which is connected to the axial sealing section 70 in the region of a particularly flattened tip of the V, and is in particular formed in one piece with the latter.
  • the counter-receiving device 14, more precisely the bearing ribs 20 that form it, are in particular designed in one piece with a material of the end plates 11, in particular injection-molded in one piece from a synthetic material.
  • the sealing device 22 is mounted on the bearing ribs 20 either as a separate part or sprayed in one piece with them in a 2K process or as a CIP (cured in place) seal.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Befeuchtungseinrichtung (100) für ein Brennstoffzellensystem mit einem Gehäuse (102), das wenigstens einen Eingang (104) für ein erstes Fluid (64), insbesondere ein Abgas, einen Eingang (108) für ein zweites Fluid (66), insbesondere eine Zuluft, einen Ausgang (106) für das erste Fluid (64) und einen Ausgang (110) für das zweite Fluid (66) aufweist, wobei in dem Gehäuse (102) ein Plattenstapel (50) mit in einer Stapelrichtung (40) aufeinander folgenden Kanalplatten (10) angeordnet ist, welche mit semipermeablen Membranen voneinander getrennte Strömungskanäle (52, 54) ausbilden. Das Gehäuse (102) weist wenigstens eine Aufnahmevorrichtung (12) auf, welche mit einer an dem Plattenstapel (50) angeordneten Gegenaufnahmevorrichtung (14) zu einer Lagerung und Abdichtung des Plattenstapels (50) im Gehäuse (102) zusammenwirkt. Ferner betrifft die Erfindung den Plattenstapel (50) an sich.

Description

Befeuchtungseinrichtung mit Plattenstapel und Plattenstapel Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Befeuchtungseinrichtung, insbesondere für ein Brennstoffzellensystem, mit einem Gehäuse, in dem ein Plattenstapel angeordnet ist, sowie einen Plattenstapel für eine Befeuchtungseinrichtung, insbesondere für ein Brennstoffzellensystem, mit einer Mehrzahl von in einer Stapelrichtung aufeinanderfolgenden Kanalplatten.
Stand der Technik
DE 10 2013 020 503 A1 offenbart eine Befeuchtungseinrichtung, welche dazu eingesetzt wird, Strömungsluft, die beispielsweise einer Brennstoffzelle für die elektrochemische Reaktion zuge führt wird, mit einem definierten Feuchtigkeitsgehalt anzureichern. Die Befeuchtungseinrichtung weist eine Stapeleinheit mit mehreren übereinander angeordneten, vorzugsweise parallel und zu einander beabstandeten Membranen auf, die jeweils für Wasser durchlässig sind, nicht jedoch für Luft, wobei an den gegenüberliegenden Membranseiten Luftströme mit unterschiedlich hohem Feuchtigkeitsgehalt entlanggeführt werden, so dass durch die Membrane ein Wasser- bzw. Was serdampfaustausch vom Luftstrom mit höherem Feuchtigkeitsgehalt zum Luftstrom mit geringerem Feuchtigkeitsgehalt erfolgt. Die Befeuchtungseinrichtung weist in einem Gehäuse die Stapeleinheit mit wasserdampfdurchlässigen Membranen auf, welche zwischen Rahmenteilen angeordnet sind. Das Gehäuse weist Pfeiler zur Halterung der Stapeleinheit auf, wobei die Verbindung zwischen Pfeilern und den Rahmenteilen über seitlich überstehende Verbindungsnasen erfolgt, die in eine Aufnahmenut einragen.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Befeuchtungseinrichtung, insbesondere für ein Brennstoff zellensystem, mit einer verbesserten Anordnung eines Plattenstapels anzugeben.
Eine weitere Aufgabe ist es, einen Plattenstapel für eine verbesserte Anordnung des Plattenstapels in einer derartigen Befeuchtungseinrichtung anzugeben.
Die vorgenannte Aufgabe wird nach einem Aspekt der Erfindung gelöst von einer Befeuchtungs einrichtung, insbesondere für ein Brennstoffzellensystem, mit einem Gehäuse, welches wenigs tens einen Eingang für ein erstes Fluid, insbesondere ein Abgas des Brennstoffzellensystems, ei nen Eingang für ein zweites Fluid, insbesondere eine Zuluft des Brennstoffzellensystems, einen Ausgang für das erste Fluid und einen Ausgang für das zweite Fluid aufweist, wobei in dem Ge häuse ein Plattenstapel mit einer Mehrzahl von in einer Stapelrichtung aufeinander folgenden Ka nalplatten angeordnet ist, welche mit semipermeablen Membranen voneinander getrennte Strö mungskanäle für das erste Fluid und für das zweite Fluid aufweisen, wobei das Gehäuse wenigs- tens eine Aufnahmevorrichtung aufweist, welche mit einer an dem Plattenstapel angeordneten Ge genaufnahmevorrichtung zu einer Lagerung und Abdichtung des Plattenstapels im Gehäuse zu sammenwirkt.
Die weitere Aufgabe wird nach einem weiteren Aspekt der Erfindung gelöst von einem Plattensta pel für eine Befeuchtungseinrichtung, insbesondere für ein Brennstoffzellensystem, umfassend eine Mehrzahl von in einer Stapelrichtung aufeinander folgenden Kanalplatten, welche mit semi permeablen Membranen voneinander getrennte Strömungskanäle für das erste Fluid und für das zweite Fluid aufweisen, weiter umfassend eine Gegenaufnahmevorrichtung, welche bei einer be stimmungsgemäßen Anordnung des Plattenstapels in einem Gehäuse der Befeuchtungseinrich tung mit einer in dem Gehäuse angeordneten Aufnahmevorrichtung zu einer Lagerung und Ab dichtung des Plattenstapels im Gehäuse zusammenwirkt.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird eine Befeuchtungseinrichtung, insbesondere für ein Brenn stoffzellensystem vorgeschlagen, mit einem Gehäuse, welches wenigstens einen Eingang für ein erstes Fluid, insbesondere ein Abgas des Brennstoffzellensystems, einen Eingang für ein zweites Fluid, insbesondere eine Zuluft des Brennstoffzellensystems, einen Ausgang für das erste Fluid und einen Ausgang für das zweite Fluid aufweist, wobei in dem Gehäuse ein Plattenstapel mit einer Mehrzahl von in einer Stapelrichtung aufeinander folgenden Kanalplatten angeordnet ist, welche mit semipermeablen Membranen voneinander getrennte Strömungskanäle für das erste Fluid und für das zweite Fluid aufweisen. Der Plattenstapel ist an in der Stapel richtung voneinander abge wandten Enden von jeweils einer Endplatte eingefasst. Das Gehäuse weist wenigstens eine Auf nahmevorrichtung auf, welche mit einer an dem Plattenstapel angeordneten Gegenaufnahmevor richtung zu einer Lagerung und Abdichtung des Plattenstapels im Gehäuse zusammenwirkt. Die Gegenaufnahmevorrichtung erstreckt sich in einer zu der Stapelrichtung normalen Ebene und ist an zumindest einer der Endplatten des Plattenstapels angeordnet.
Die Endplatten schließen den Plattenstapel in Stapelrichtung endständig ab. In Ausführungen ist zumindest ein Vorrichtungsbestandteil der Gegenaufnahmevorrichtung einteilig mit der Endplatte ausgebildet, insbesondere mit einem Kunststoffmaterial der Endplatte einteilig gespritzt.
Die Befeuchtungseinrichtung stellt eine spezielle Ausführungsform eines Flachmembranbefeuch ters dar. In einer Gruppe von Strömungskanälen strömt ein erstes, feuchtes oder wasserreiches Fluid, beispielsweise Abgas von Brennstoffzellen, während in einer anderen Gruppe von Strö mungskanälen ein zweites, trockenes Fluid, beispielsweise Zuluft für die Brennstoffzellen, strömt. Über die semipermeablen Membranen kann das zweite, trockene Fluid von dem ersten Fluid be feuchtet werden.
Der Plattenstapel mit den Kanalplatten ist beispielsweise axial über zwei sich jeweils an den Enden auf Eintrittsseite und Austrittsseite des ersten oder zweiten Fluids befindende axial wirkende Dich tungen in dem Gehäuse schwimmend abgedichtet. Diese Dichtungen können entweder den Zuluft oder den Abgasbereich dichten. Bevorzugt wird dabei der Zuluftbereich abgedichtet.
In Ausführungen kann an beiden Endplatten jeweils eine Gegenaufnahmevorrichtung angeordnet sein.
In Ausführungen definieren die Strömungskanäle jeweils Durchströmungsrichtungen für das erste Fluid und für das zweite Fluid, wobei die Durchströmungsrichtungen unter einem Winkel zueinan der verlaufen, insbesondere senkrecht zueinander. Die Gegenaufnahmevorrichtung kann sich hier bei zumindest abschnittsweise parallel zu einer der Durchströmungsrichtungen erstrecken.
Alternativ kann sich die Gegenaufnahmevorrichtung zumindest abschnittsweise unter einem spit zen Winkel zu zumindest einer der Durchströmungsrichtungen für das erste Fluid und/oder das zweite Fluid erstrecken.
In Ausführungen bildet die Gegenaufnahmevorrichtung an der jeweiligen Endplatte eine V-Form aus. Dies hat den Vorteil, dass zusätzlich zu den in Schwererichtung wirkenden Haltekräften Hal tekräfte in senkrecht zur Schwererichtung verlaufenden Richtungen aufgenommen werden kön nen. Mit anderen Worten wird hierdurch die Halterungswirkung quer zur Schwererichtung verbes sert.
In Ausführungen können die Kanalplatten und Endplatten jeweils eine polygonale Form aufweisen, insbesondere eine rechteckige Form, wobei sich die Gegenaufnahmevorrichtung zwischen zwei gegenüberliegenden Kanten zumindest einer der Endplatten des Plattenstapels erstreckt.
Die Gegenaufnahmevorrichtung erstreckt sich in Ausführungen nicht in Eckbereichen der polygo nalen Endplatten.
Insbesondere erstreckt sich die Gegenaufnahmevorrichtung zwischen zwei gegenüberliegenden Kanten der polygonalen Endplatte. Insbesondere erstreckt sich die Gegenaufnahmevorrichtung von einem zwischen zwei unmittelbar benachbarten Ecken liegenden Bereich einer Kante in einen zwischen zwei unmittelbar benachbarten Ecken liegenden Bereich einer gegenüberliegenden Kante, insbesondere in Bezug auf die jeweils unmittelbar benachbarten Ecken jeweils mittig. Über zwei seitlich am Plattenstapel angeordnete, in Dichtrichtung der Axialdichtung verlaufende, als Gegenaufnahmevorrichtung wirkende Lagerrippen, welche in Führungsnuten des Gehäuses als Aufnahmevorrichtung eingreifen, wird der Plattenstapel gelagert. Die dadurch realisierte Nut- Feder-Verbindung ist neben der Lagerung auch für die Abdichtung einer Bypass-Strömung der nicht direkt abgedichteten Fluidströmung zuständig. Vorzugsweise wird die Kontaktstelle der Nut- Feder-Verbindung über ein Elastomerelement als Dichtungsvorrichtung, beispielsweise einen O- Ring oder eine Formdichtung, realisiert. Dies unterstützt die Dichtwirkung und dient gleichzeitig als Schwingungsdämpfer, um die im Betrieb auftretenden Schwingungen auf den Plattenstapel zu mi nimieren.
Alternativ können die Lagerrippen am Gehäuse angeordnet sein und die Führungsnuten am Plat tenstapel.
Auf diese Weise tritt kein direkter fester Kontakt des Plattenstapels mit dem Gehäuse der Befeuch tungseinrichtung auf. Der Plattenstapel ist dadurch schwimmend gelagert. Ein möglicherweise auf tretender axialer Luftspalt kann durch die Axialdichtung bzw. die Dichtungsvorrichtung der Nut- Feder-Lagerung abgedichtet werden. So kann der Zuluftstrom wirksam gegen den Abgasstrom gedichtet werden. Gleichzeitig ermöglichen die Dichtungen eine günstige Schwingungsdämpfung des Plattenstapels bei möglicherweise im Betrieb auftretenden Schwingungen.
Die Kanalplatten des Plattenstapels können beispielsweise als Edelstahlplatten oder auch als Kunststoffplatten, beispielsweise aus PPS (Polypropylensulfid), ausgebildet sein.
Das Gehäuse der Befeuchtungseinrichtung kann aus Metall, beispielsweise aus Aluminium, aus gebildet sein. Alternativ ist auch möglich, dass das Gehäuse aus Kunststoff, beispielsweise aus PPS, PPA (Polyphtalamid), PA (Polyamid), ausgebildet ist.
Das Gehäuse kann mehrteilig ausgebildet sein mit einem abnehmbaren Deckel. Auf diese Weise kann der Plattenstapel zu Wartungszwecken aus dem Gehäuse entnommen und/oder ausge tauscht werden.
Günstigerweise kann die semipermeable Membran aus einem mikroporösen Material gebildet sein. Die Mikroporen im Material erlauben einen Feuchtetransport durch die Membran. Vorteilhaft kann der Feuchtetransport mittels Kapillarwirkung im mikroporösen Material erfolgen. Insbesondere kann die Membran aus PFSA gebildet sein. PFSA ist ein Kunststoff aus Perfluorosulfonsäure und unter anderem unter dem Markennamen Nafion bekannt. Die Membran kann zu beiden Seiten poröse Lagen, insbesondere Vlieslagen, zum Schutz und zur mechanischen Stabilisierung aufwei sen.
Nach einer günstigen Ausgestaltung der Befeuchtungseinrichtung kann die Aufnahmevorrichtung oder die Gegenaufnahmevorrichtung quer, insbesondere senkrecht zu einer Schwerkraftrichtung, wenigstens zwei einander gegenüber liegende Führungsnuten aufweisen. Weiter kann die Gegen aufnahmevorrichtung oder die Aufnahmevorrichtung wenigstens zwei einander gegenüber lie gende Lagerrippen aufweisen. Dabei können die Führungsnuten und die Lagerrippen bei einer bestimmungsgemäßen Anordnung des Plattenstapels im Gehäuse ineinandergreifen. Über diese Nut-Feder-Verbindung, insbesondere in Kombination mit einer Dichtungsvorrichtung, kann der Plattenstapel vorteilhaft schwimmend gelagert und gleichzeitig gegen eine Bypass-Strömung des ersten Fluids abgedichtet werden. Die Nut-Feder-Verbindung unterstützt die Dichtwirkung und dient gleichzeitig als Schwingungsdämpfer, um die im Betrieb auftretenden Schwingungen auf den Plattenstapel zu minimieren.
Nach einer günstigen Ausgestaltung der Befeuchtungseinrichtung kann die Aufnahmevorrichtung oder die Gegenaufnahmevorrichtung Dichtungsvorrichtungen aufweisen, wodurch bei einer be stimmungsgemäßen Anordnung des Plattenstapels im Gehäuse eine axiale Abdichtung des Plat tenstapels gegen das Gehäuse bewirkbar ist. Die Dichtungsvorrichtung bewirkt so vorteilhaft eine Abdichtung, beispielsweise in einer Hochachse des Gehäuses gegen eine Umströmung um den Plattenstapel herum von einem ersten Innenraum des Gehäuses in einen zweiten Innenraum des Gehäuses, beispielsweise eine Umströmung aus einem oberen Innenraum des Gehäuses zu ei nem unteren Innenraum. Insbesondere kann durch die Dichtungsvorrichtungen eine Bypass-Strö mung des ersten Fluids oder des zweiten Fluids um den Plattenstapel herum verhinderbar sein. Gleichzeitig dienen die Dichtungsvorrichtungen als Schwingungsdämpfer, um die im Betrieb auf tretenden Schwingungen auf den Plattenstapel zu minimieren.
Die Dichtungsvorrichtung kann beispielsweise als EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk) - Element realisiert sein. Alternativ ist auch möglich, die Dichtungsvorrichtung anzuschäumen, bei spielsweise mit einem Werkstoff auf Silikon-Basis. Die Dichtung kann als sogenannte CIP (cured in place) - Dichtung hergestellt sein.
Nach einer günstigen Ausgestaltung der Befeuchtungseinrichtung können die Dichtungsvorrich tungen an einander gegenüber liegenden Seiten der Lagerrippen oder der Führungsnuten ange ordnet sein. So ergibt sich vorteilhaft eine beidseitige und damit doppelte Abdichtung. Außerdem kann die Dichtungsvorrichtung so noch besser als Schwingungsdämpfer für den Plattenstapel wir ken. Nach einer günstigen Ausgestaltung der Befeuchtungseinrichtung können die Dichtungsvorrich tungen umlaufend an den einander gegenüber liegenden Seiten der Lagerrippen oder der Füh rungsnuten angeordnet sein. So ergibt sich vorteilhaft eine beidseitige und damit doppelte Abdich tung. Außerdem kann die Dichtungsvorrichtung so noch besser als Schwingungsdämpfer für den Plattenstapel wirken. Außerdem können dadurch auch beispielsweise günstige O-Ring-Dichtungen eingesetzt werden.
Nach einer günstigen Ausgestaltung der Befeuchtungseinrichtung können die Lagerrippen an den zwei gegenüber liegenden Stirnseiten axiale Dichtungsabschnitte aufweisen. Damit wird die axiale Dichtwirkung weiter verstärkt. Außerdem kann durch eine solche Anordnung der axialen Dich tungsabschnitte die Schwingungsdämpfung im Bereich der Lagerrippen verstärkt werden.
Nach einer günstigen Ausgestaltung der Befeuchtungseinrichtung können die axialen Dichtungs abschnitte mit den Dichtungsvorrichtungen einstückig ausgebildet sein. Auf diese Weise können die axialen Dichtungsabschnitte kostengünstig hergestellt werden und können verliersicher ange ordnet werden. Eine Montage des Plattenstapels gestaltet sich so einfacher.
Nach einer günstigen Ausgestaltung der Befeuchtungseinrichtung kann der Plattenstapel an zwei gegenüber liegenden Stirnseiten, insbesondere an einem Zuströmbereich und Abström bereich des ersten oder zweiten Fluids, mit einer umlaufenden axialen Dichtung abgedichtet sein. Dabei kann die umlaufende axiale Dichtung in einer Nut am Plattenstapel angeordnet sein und gegen eine Innenseite des Gehäuses dichten. Alternativ kann die umlaufende Dichtung in einer Nut an einer Innenseite des Gehäuses angeordnet sein und gegen den Plattenstapel abdichten. Mit der Axial dichtung kann der zweite Fluidstrom, nämlich die Zuluft für die Brennstoffzellen, auf wirksame Weise gegen den ersten Fluidstrom, nämlich das Abgas der Brennstoffzellen abgedichtet werden. Die Befeuchtungseinrichtung kann eine effiziente Befeuchtung der Zuluft über die Befeuchtung durch die semipermeablen Membranen durchführen. Es findet keine Vermischung von Zuluft und Abgas statt.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Plattenstapel für eine Befeuchtungseinrich tung, insbesondere für ein Brennstoffzellensystem vorgeschlagen, umfassend eine Mehrzahl von in einer Stapelrichtung aufeinanderfolgenden Kanalplatten, welche mit semipermeablen Mem-bra- nen voneinander getrennte Strömungskanäle für das erste Fluid und für das zweite Fluid aufwei sen. Der Plattenstapel ist an in der Stapelrichtung von einander abgewandten Enden von jeweils einer Endplatte eingefasst. Weiter umfasst der Plattenstapel eine Gegenaufnahmevorrichtung, welche bei einer bestimmungsgemäßen Anordnung des Plattenstapels in einem Gehäuse der Be feuchtungseinrichtung mit einer in dem Gehäuse angeordneten Aufnahmevorrichtung zu einer La gerung und Abdichtung des Plattenstapels im Gehäuse zusammenwirkt. Die Gegenaufnahmevor richtung erstreckt sich in einer zu der Stapelrichtung normalen Ebene und ist an zumindest einer der Endplatten des Plattenstapels angeordnet.
In Ausführungen kann an beiden Endplatten jeweils eine Gegenaufnahmevorrichtung angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die zumindest eine Gegenaufnahmevorrichtung einteilig mit zumindest einer der Endplatten ausgeführt sein.
In Ausführungen definieren die Strömungskanäle jeweils Durchströmungsrichtungen für das erste Fluid und für das zweite Fluid, wobei die Durchströmungsrichtungen unter einem Winkel zueinan der verlaufen, insbesondere senkrecht zueinander. Die Gegenaufnahmevorrichtung kann sich hier bei zumindest abschnittsweise parallel zu einer der Durchströmungsrichtungen erstrecken.
Alternativ kann sich die Gegenaufnahmevorrichtung zumindest abschnittsweise unter einem spit zen Winkel zu einer der Durchströmungsrichtungen erstrecken.
In Ausführungen bildet die Gegenaufnahmevorrichtung an der jeweiligen Endplatte eine V-Form aus. Dies hat den Vorteil, dass zusätzlich zu den in Schwererichtung wirkenden Haltekräften Hal tekräfte in senkrecht zur Schwererichtung verlaufenden Richtungen aufgenommen werden kön nen. Mit anderen Worten wird hierdurch die Halterungswirkung quer zur Schwererichtung verbes sert.
In Ausführungen können die Kanalplatten und Endplatten jeweils eine polygonale Form aufweisen, insbesondere eine rechteckige Form, wobei sich die Gegenaufnahmevorrichtung zwischen zwei gegenüberliegenden Kanten zumindest einer der Endplatten des Plattenstapels erstreckt.
Die Gegenaufnahmevorrichtung erstreckt sich in Ausführungen nicht in Eckbereichen der polygo nalen Endplatten.
Insbesondere erstreckt sich die Gegenaufnahmevorrichtung zwischen zwei gegenüberliegenden Kanten der polygonalen Endplatte. Insbesondere erstreckt sich die Gegenaufnahmevorrichtung von einem zwischen zwei unmittelbar benachbarten Ecken liegenden Bereich einer Kante in einen zwischen zwei unmittelbar benachbarten Ecken liegenden Bereich einer gegenüberliegenden Kante, in Bezug auf die jeweils unmittelbar benachbarten Ecken jeweils mittig. Nach einer günstigen Ausgestaltung des Plattenstapels kann die Gegenaufnahmevorrichtung Dichtungsvorrichtungen aufweisen, wodurch bei einer bestimmungsgemäßen Anordnung des Plat tenstapels im Gehäuse eine axiale Abdichtung des Plattenstapels gegen das Gehäuse bewirkbar ist. Insbesondere kann durch die Dichtungsvorrichtungen eine Bypass-Strömung des ersten Fluids oder des zweiten Fluids um den Plattenstapel herum verhinderbar sein. Die Dichtungsvorrichtung bewirkt so vorteilhaft eine Abdichtung in einer Hochachse des Gehäuses gegen eine Umströmung um den Plattenstapel herum von einem oberen Innenraum des Gehäuses zu einem unteren Innen raum. Insbesondere kann durch die Dichtungsvorrichtungen eine Bypass-Strömung des ersten Fluids oder des zweiten Fluids um den Plattenstapel herum verhinderbar sein. Gleichzeitig dienen die Dichtungsvorrichtungen als Schwingungsdämpfer, um die im Betrieb auftretenden Schwingun gen auf den Plattenstapel zu minimieren.
Die Dichtungsvorrichtung kann beispielsweise als EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk) - Element realisiert sein. Alternativ ist auch möglich, die Dichtungsvorrichtung anzuschäumen, bei spielsweise mit einem Werkstoff auf Silikon-Basis. Die Dichtung kann als CIP (cured in place) - Dichtung hergestellt sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusam menfassen. Es zeigen beispielhaft:
Figur 1 eine Befeuchtungseinrichtung, insbesondere für ein Brennstoffzellensystem, nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in isometrischer Darstellung;
Figur 2 einen Plattenstapel nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in isometrischer Dar stellung;
Figur 3 einen Längsschnitt durch die Befeuchtungseinrichtung nach Figur 1;
Figur 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Längsschnitt der Befeuchtungseinrichtung nach Figur 3;
Figur 5 einen Querschnitt durch die Befeuchtungseinrichtung nach Figur 1 ;
Figur 6 einen weiteren Längsschnitt durch die Befeuchtungseinrichtung nach Figur 1;
Figur 7 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Längsschnitt der Befeuchtungseinrichtung nach Figur 6 mit dem Plattenstapel;
Figur 8 einen Plattenstapel nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung in isometri scher Darstellung. Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
Figur 1 zeigt eine Befeuchtungseinrichtung 100, insbesondere für ein Brennstoffzellensystem, nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in isometrischer Darstellung von einer Außenseite. Figur 2 zeigt einen Plattenstapel 50 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in isometrischer Dar stellung. In Figur 3 ist ein Längsschnitt durch die Befeuchtungseinrichtung 100 mit einem Platten stapel 50 dargestellt, während in Figur 4 ein vergrößerter Ausschnitt aus dem Längsschnitt der Befeuchtungseinrichtung nach Figur 3 gezeigt ist.
Figur 5 zeigt einen Querschnitt durch die Befeuchtungseinrichtung 100.
Figur 6 zeigt einen weiteren, um 90° um die Hochachse gedrehten, Längsschnitt durch die Be feuchtungseinrichtung und Figur 7 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Längsschnitt nach Figur 6.
Wie in Figur 1 und in Figur 3 erkennbar, umfasst die Befeuchtungseinrichtung 100 ein Gehäuse 102, welches einen Eingang 104 für ein erstes Fluid 64, insbesondere ein Abgas des Brennstoff zellensystems, einen Eingang 108 für ein zweites Fluid 66, insbesondere eine Zuluft des Brenn stoffzellensystems, einen Ausgang 106 für das erste Fluid 64 und einen Ausgang 110 für das zweite Fluid 66 aufweist. Dabei wird bevorzugt das Abgas als erstes Fluid in Schwerkraftrichtung g von oben nach unten geleitet, damit eventuell auskondensiertes Wasser nicht im Plattenstapel 50 verbleibt, sondern auf Grund der Schwerkraft zum Ausgang 106 abgeführt werden kann.
In dem Gehäuse 102 ist ein Plattenstapel 50, wie in Figur 2 dargestellt, mit einer Mehrzahl von in einer Stapel richtung 40 aufeinander folgenden Kanalplatten 10 angeordnet. Die Kanalplatten 10 sind mit Zugankern 58 gegeneinander verspannt.
Die Kanalplatten 10 weisen mit semipermeablen Membranen voneinander getrennte Strömungs kanäle 52, 54 für das erste Fluid 64 und für das zweite Fluid 66 auf, wie in Figur 2 erkennbar ist. Dabei tritt das erste Fluid 64, nämlich das Abgas, in der Darstellung von oben über den Zuström- bereich 46 in die Strömungskanäle 52 ein und an der Unterseite des Plattenstapels 50 über den (nicht sichtbaren Abströmbereich 48 wieder aus. Das zweite Fluid 66, nämlich die Zuluft, tritt von der Stirnseite 30 über den Zuströmbereich 47 in die Strömungskanäle 54 ein und auf der gegen über liegenden Stirnfläche 32 über den Abströmbereich 49 wieder aus. io
Der Plattenstapel 50 ist an den zwei gegenüber liegenden Stirnseiten 30, 32, insbesondere an dem Zuströmbereich 47 und dem Abströmbereich 49 des zweiten Fluids 66, mit einer umlaufenden axi alen Dichtung 68 abgedichtet. Dabei ist die umlaufende axiale Dichtung 68 in einer (nicht sichtba ren) Nut am Plattenstapel 50 angeordnet und dichtet gegen eine Innenseite des Gehäuses 102, wie in den Figuren 3 und 4 erkennbar ist.
Alternativ kann die umlaufende Dichtung 68 in einer Nut an einer Innenseite des Gehäuses 102 angeordnet sein und gegen den Plattenstapel 50 abdichten.
Der Plattenstapel 50 umfasst weiter eine Gegenaufnahmevorrichtung 14, welche bei einer bestim mungsgemäßen Anordnung des Plattenstapels 50 in dem Gehäuse 102 der Befeuchtungseinrich tung 100 mit einer in dem Gehäuse 102 angeordneten Aufnahmevorrichtung 12 zu einer Lagerung und Abdichtung des Plattenstapels 50 im Gehäuse 102 zusammenwirkt. Die Gegenaufnahmevor richtung 14 ist als zwei an den Seiten des Plattenstapels 50 angeordnete Lagerrippen 20 ausge bildet. Die Gegenaufnahmevorrichtung 14 weist weiter eine umlaufende Dichtungsvorrichtung 22 auf, hier als O-Ring ausgebildet. An den Stirnseiten 30, 32 weist die Gegenaufnahmevorrichtung 14 außerdem axiale Dichtungsabschnitte 70 auf, welche bei diesem Ausführungsbeispiel mit der Axialdichtung 68 einstückig ausgebildet sind. Die Gegenaufnahmevorrichtung 14 ist an den zwei in Stapelrichtung 40 von einander abgewandten Endplatten 11 des Plattenstapels 50 angeordnet. Die Gegenaufnahmevorrichtung 14 bzw. Lagerippen 20, die diese mit ausbilden, erstreckt/erstre cken sich in einer normal bzw. senkrecht zu der Stapel richtung 40 verlaufenden Ebene. Die Ge genaufnahmevorrichtung 14 bzw. Lagerippen 20 der Gegenaufnahmevorrichtung 14 erstreckt/er strecken sich mit einer Haupterstreckungskomponente parallel zu einer der Durchströmungsrich tungen in den Strömungskanälen 52,54, insbesondere parallel zu der Durchströmungsrichtung 66 des zweiten Fluids.
Die Gegenaufnahmevorrichtung 14, genauer die diese mit bildenden Lagerippen 20, sind insbe sondere einteilig mit einem Material der Endplatte 11 ausgebildet, insbesondere einteilig aus einem Kunststoffmaterial gespritzt. Die Dichtungsvorrichtung 22 ist auf die Lagerippen 20 entweder als separates Teil aufgezogen oder in einem 2K-Verfahren einteilig mit diesen gespritzt.
Figur 3 zeigt im Längsschnitt die Einbaulage des Plattenstapels 50 im Gehäuse 102. Das Abgas 64 tritt durch den Eingang 104 in den Innenraum 112 des Gehäuses 102 ein und strömt über den Zuströmbereich 46 durch den Plattenstapel 50. Über den Abströmbereich 48 an der Unterseite des Plattenstapels 50 tritt das Abgas 64 wieder aus und verlässt das Gehäuse 102 über den Ausgang 106. Die Zuluft 66 tritt durch den Eingang 108 in das Gehäuse 102 ein und strömt an der Stirnseite 30 über den Zuströmbereich 47 in den Plattenstapel 50. Über den Abströmbereich 49 an der Stirn seite 32 tritt die angefeuchtete Zuluft 66 wieder aus dem Plattenstapel 50 aus und verlässt durch den Ausgang 110 das Gehäuse 102.
Der Plattenstapel 50 ist an den Stirnseiten 30, 32 über die Axialdichtung 68 gegen die Innenseite des Gehäuses 102 abgedichtet. Auf diese Weise ist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel der Zuluftbereich wirksam gegen den Abgasbereich gedichtet.
Das Gehäuse 102 weist als gebautes Gehäuse 102 mehrere Gehäuseteile auf, die gegeneinander über Gehäusedichtungen 116 gedichtet sind. Einige der Gehäusedichtungen 116 sind exempla risch bezeichnet. Durch das Abnehmen beispielsweise eines Gehäusedeckels kann der Platten stapel 50 aus dem Gehäuse 102 entnommen und getauscht werden.
In dem in Figur 5 dargestellten Querschnitt der Befeuchtungseinrichtung 100 und insbesondere in den in den Figuren 6 und 7 dargestellten Längsschnitten ist die Lagerung des Plattenstapels 50 im Gehäuse 102 zu erkennen.
Das Gehäuse 102 weist eine Aufnahmevorrichtung 12 auf, welche mit der an dem Plattenstapel 50 angeordneten Gegenaufnahmevorrichtung 14 zu einer Lagerung und Abdichtung des Platten stapels 50 im Gehäuse 102 zusammenwirkt. Dazu weist die Aufnahmevorrichtung 12 quer, insbe sondere senkrecht zu der Schwerkraftrichtung g, zwei einander gegenüber liegende Führungsnu ten 114 auf, während, wie bereits in Figur 2 dargestellt, die Gegenaufnahmevorrichtung 14 zwei einander gegenüber liegende Lagerrippen 20 aufweist. Die Führungsnuten 114 und die Lagerrip pen 20 greifen bei einer bestimmungsgemäßen Anordnung des Plattenstapels 50 im Gehäuse 102 ineinander.
Die Gegenaufnahmevorrichtung 14 am Plattenstapel 50 weist Dichtungsvorrichtungen 22 in Form von O-Ringen auf. Dadurch wird bei einer bestimmungsgemäßen Anordnung des Plattenstapels 50 im Gehäuse 102 eine axiale Abdichtung des Plattenstapels 50 gegen das Gehäuse 102 bewirkt. Insbesondere wird durch die Dichtungsvorrichtungen 22 eine Bypass-Strömung des Abgases 64 um den Plattenstapel 50 herum verhindert.
Die Dichtungsvorrichtungen 22 sind bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel umlaufend an einander gegenüber liegenden Seiten der Lagerrippen 20 angeordnet. Die Lagerrippen 20 weisen, wie in Figur 2 erkennbar, an den zwei gegenüber liegenden Stirnseiten 30, 32 axiale Dichtungsab schnitte 70 auf, die mit den Dichtungsvorrichtungen 22 einstückig ausgebildet sind. In Figur 5 ist im Querschnitt der Plattenstapel 50 auf der Höhe der Gegenaufnahmevorrichtung 14 geschnitten, sodass die Lagerrippen 20 sowie der angeschnittene O-Ring der Dichtungsvorrich tung 22 erkennbar sind. Weiter sind die axialen Dichtungsabschnitte 70, welche gegen die Innen seite des Gehäuses 102 dichten, angeschnitten zu erkennen. Die Lagerrippen 20 liegen in den ebenfalls angeschnittenen Führungsnuten 114 als Aufnahmevorrichtung 12.
Im Längsschnitt in den Figuren 6 und 7 ist die Lagerung des Plattenstapels 50 über die in die Führungsnuten 114 eingeschobenen Lagerrippen 20 zu erkennen. Dabei dichtet der umlaufende O-Ring der Dichtungsvorrichtung 22 gegen eine Oberseite und eine Unterseite der Führungsnut 114. Auf diese Weise kann vorteilhaft verhindert werden, dass eine Bypass-Strömung des Abgases 64 von dem oberen Teil des Innenraums 112 in den unteren Teil des Innenraums 112 seitlich an dem Plattenstapel 50 vorbei über die Führungsnut 114 strömen kann.
In einem alternativen, nicht dargestellten, Ausführungsbeispiel können die Lagerrippen 20 auch am Gehäuse 102 und die Führungsnuten 114 in den Seitenwänden des Plattenstapels 50 ange ordnet sein.
Ebenfalls ist alternativ auch möglich, dass die Dichtungsvorrichtung 22, unabhängig von der An ordnung von Lagerrippen 20 und Führungsnuten 114, im Gehäuse 102 angeordnet ist.
In Fig. 8 ist eine isometrische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Plattenstapels 50 gezeigt. Vom Grundaufbau her ist der Plattenstapel zu der hierin beschriebenen ersten Ausführungsform identisch, sodass Merkmale, Merkmalskombinationen sowie deren spezi fische technische Vorteile auf die weitere Ausführungsform übertragbar sind.
Der Plattenstapel 50 gemäß der weiteren Ausführungsform unterscheidet sich hiervon durch die Ausbildung der Gegenaufnahmevorrichtung 14.
Die Gegenaufnahmevorrichtung 14 ist an den zwei in Stapelrichtung 40 von einander abgewandten Endplatten 11 des Plattenstapels 50 angeordnet. Die Gegenaufnahmevorrichtung 14 bzw. die La gerippen 20, die diese mit ausbilden, erstreckt sich in einer normal bzw. senkrecht zu der Stapel richtung 40 verlaufenden Ebene. Die Gegenaufnahmevorrichtung 14 bzw. die Lagerippen 20 der Gegenaufnahmevorrichtung 14 erstreckt/erstrecken sich mit einer Haupterstreckungskomponente unter einem spitzen Winkel zu den Durchströmungsrichtungen in den Strömungskanälen 52, 54. Insbesondere erstreckt/erstrecken sich die Gegenaufnahmevorrichtung 14 bzw. die Lagerippen 20 der Gegenaufnahmevorrichtung 14 unter einem spitzen Winkel zu der Durchströmungsrichtung 64 des ersten Fluids und zu der Durchströmungsrichtung 66 des zweiten Fluids. Die Gegenaufnahmevorrichtung 14 bzw. die diese mit bildenden Lagerippen 20 bilden an den End platten 11 eine V-Form aus. Die V-förmige Gegenaufnahmevorrichtung 14 trägt eine Dichtungs vorrichtung 22, die im Bereich einer insbesondere abgeflachten Spitze des 'V mit dem axialen Dichtungsabschnitt 70 verbunden ist, insbesondere einteilig mit diesem ausgebildet ist. Die Ge- genaufnahmevorrichtung 14, genauer die diese mit bildenden Lagerippen 20, sind insbesondere einteilig mit einem Material der Endplatten 11 ausgebildet, insbesondere einteilig aus einem Kunst stoffmaterial gespritzt. Die Dichtungsvorrichtung 22 ist auf die Lagerippen 20 entweder als sepa rates Teil aufgezogen oder in einem 2K-Verfahren einteilig mit diesen gespritzt bzw. als CIP (cured in place) - Dichtung hergestellt.
Bezugszeichen Kanal platte Endplatte Aufnahmevorrichtung Gegenaufnahmevorrichtung Lagerrippe Dichtungsvorrichtung Stirnseite Stirnseite Stapelrichtung Zuströmbereich Abgas Zuströmbereich Zuluft Abströmbereich Abgas Abströmbereich Zuluft Plattenstapel Strömungskanal Abgas Strömungskanal Zuluft Zuganker erstes Fluid zweites Fluid Axialdichtung axialer Dichtungsabschnitt Befeuchtungseinrichtung Gehäuse Eingang Fluid 1 Abgas Ausgang Fluid 1 Eingang Fluid 2 Luft Ausgang Fluid 2 Innenraum Führungsnut Gehäusedichtung

Claims

Ansprüche
1. Befeuchtungseinrichtung (100), insbesondere für ein Brennstoffzellensystem, mit einem Gehäuse (102), welches wenigstens einen Eingang (104) für ein erstes Fluid (64), insbe sondere ein Abgas des Brennstoffzellensystems, einen Eingang (108) für ein zweites Fluid (66), insbesondere eine Zuluft des Brennstoffzellensystems, einen Ausgang (106) für das erste Fluid (64) und einen Ausgang (110) für das zweite Fluid (66) aufweist, wobei in dem Gehäuse (102) ein Plattenstapel (50) mit einer Mehrzahl von in einer Stapel richtung (40) aufeinanderfolgenden Kanalplatten (10) angeordnet ist, welche mit semiper meablen Membranen voneinander getrennte Strömungskanäle (52, 54) für das erste Fluid (64) und für das zweite Fluid (66) aufweisen, wobei der Plattenstapel (50) an in der Stapel richtung (40) voneinander abgewandten Enden von jeweils einer Endplatte (11) eingefasst ist, und wobei das Gehäuse (102) wenigstens eine Aufnahmevorrichtung (12) aufweist, welche mit einer an dem Plattenstapel (50) angeordneten Gegenaufnahmevorrichtung (14) zu einer Lagerung und Abdichtung des Plattenstapels (50) im Gehäuse (102) zusammen wirkt, und wobei sich die Gegenaufnahmevorrichtung (14) in einer zu der Stapelrichtung (40) normalen Ebene erstreckt und an zumindest einer der Endplatten (11) des Plattensta pels (50) angeordnet ist.
2. Befeuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei an beiden Endplatten (11) jeweils eine Gegenaufnahmevorrichtung (14) angeordnet ist und/oder wobei die zumindest eine Gegen aufnahmevorrichtung (14) einteilig mit der Endplatte (11) ausgebildet ist.
3. Befeuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Strömungskanäle (52, 54) je weils Durchströmungsrichtungen für das erste Fluid (64) und für das zweite Fluid (66) defi nieren, wobei die Durchströmungsrichtungen unter einem Winkel zueinander verlaufen, ins besondere senkrecht zueinander, wobei sich die Gegenaufnahmevorrichtung (14) zumin dest abschnittsweise parallel zu einer der Durchströmungsrichtungen erstreckt.
4. Befeuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Strömungskanäle (52, 54) je weils Durchströmungsrichtungen für das erste Fluid (64) und für das zweite Fluid (66) defi nieren, wobei die Durchströmungsrichtungen unter einem Wnkel zueinander verlaufen, ins besondere senkrecht zueinander, wobei sich die Gegenaufnahmevorrichtung (14) zumin dest abschnittsweise unter einem spitzen Winkel zu einer der Durchströmungsrichtungen erstreckt.
5. Befeuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kanalplatten (10) und Endplatten (11) jeweils eine polygonale Form aufweisen, insbesondere eine recht eckige Form, wobei sich die Gegenaufnahmevorrichtung (14) zwischen zwei gegenüberlie genden Kanten zumindest einer der Endplatten (11) des Plattenstapels (50) erstreckt.
6. Befeuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Aufnahmevorrich tung (12) oder die Gegenaufnahmevorrichtung (14) quer, insbesondere senkrecht zu einer Schwerkraftrichtung (g) in einem bestimmungsgemäßen Montagezustand, wenigstens zwei in Stapelrichtung (40) einander gegenüber liegende Führungsnuten (114) aufweisen, wobei die Gegenaufnahmevorrichtung (14) oder die Aufnahmevorrichtung (12) wenigstens zwei einander gegenüber liegende Lagerrippen (20) aufweisen, wobei die Führungsnuten (114) und die Lagerrippen (20) bei einer bestimmungsgemäßen Anordnung des Plattenstapels (50) im Gehäuse (102) ineinandergreifen.
7. Befeuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Aufnahmevorrich tung (12) oder die Gegenaufnahmevorrichtung (14) zumindest eine Dichtungsvorrichtung (22) aufweist, wodurch bei einer bestimmungsgemäßen Anordnung des Plattenstapels (50) im Gehäuse (102) eine, insbesondere axiale, Abdichtung des Plattenstapels (50) gegen das Gehäuse (102) bewirkbar ist, insbesondere wobei durch die Dichtungsvorrichtung (22) eine Bypass-Strömung des ersten Fluids (64) oder des zweiten Fluids (66) um den Platten stapel (50) herum verhinderbar ist.
8. Befeuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 7, wobei die Dichtungsvorrich tungen (22) an einander gegenüber liegenden Seiten der Lagerrippen (20) oder der Füh rungsnuten (114) angeordnet sind.
9. Befeuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Dichtungsvorrich tung (22) umlaufend an den einander gegenüber liegenden Seiten der Lagerrippen (20) oder der Führungsnuten (114) angeordnet ist.
10. Befeuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Lagerrippen (20) an den zwei gegenüber liegenden Stirnseiten (30, 32) axiale Dichtungsabschnitte (70) aufwei sen.
11. Befeuchtungseinrichtung nach Anspruch 10, wobei die axialen Dichtungsabschnitte (70) mit den Dichtungsvorrichtungen (22) einstückig ausgebildet sind.
12. Befeuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Platten stapel (50) an zwei gegenüber liegenden Stirnseiten (30, 32), insbesondere an einem Zu- strömbereich (46, 47) und Abströmbereich (48, 49) des ersten oder zweiten Fluids (64, 66), mit einer umlaufenden axialen Dichtung (68) abgedichtet ist, wobei die umlaufende axiale Dichtung (68) in einer Nut am Plattenstapel (50) angeordnet ist und gegen eine Innenseite des Gehäuses (102) dichtet oder wobei die umlaufende Dichtung (68) in einer Nut an einer Innenseite des Gehäuses (102) angeordnet ist und gegen den Plattenstapel (50) abdichtet.
13. Plattenstapel (50) für eine Befeuchtungseinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere für ein Brennstoffzellensystem, umfassend eine Mehrzahl von in einer Stapelrichtung (40) aufeinanderfolgenden Kanalplatten (10), welche mit semiperme ablen Membranen voneinander getrennte Strömungskanäle (52, 54) für das erste Fluid (64) und für das zweite Fluid (66) aufweisen, wobei der Plattenstapel (50) an in der Stapelrich tung (40) von einander abgewandten Enden von jeweils einer Endplatte (11) eingefasst ist, weiter umfassend eine Gegenaufnahmevorrichtung (14), die dazu ausgebildet ist, bei einer bestimmungsgemäßen Anordnung des Plattenstapels (50) in einem Gehäuse (102) der Be feuchtungseinrichtung (100) mit einer in dem Gehäuse (102) angeordneten Aufnahmevor richtung (12) zu einer Lagerung und Abdichtung des Plattenstapels (50) im Gehäuse (102) zusammen zu wirken, wobei sich die Gegenaufnahmevorrichtung (14) in einer zu der Sta pelrichtung (40) normalen Ebene erstreckt und an zumindest einer der Endplatten (11) des Plattenstapels (50) angeordnet ist.
14. Plattenstapel nach Anspruch 13, wobei an beiden Endplatten (11) jeweils eine Gegenauf nahmevorrichtung (14) angeordnet ist und/oder wobei die zumindest eine Gegenaufnah mevorrichtung (14) einteilig mit der Endplatte (11) ausgeführt ist.
15. Plattenstapel nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Strömungskanäle (52, 54) jeweils Durchströmungsrichtungen für das erste Fluid (64) und für das zweite Fluid (66) definieren, wobei die Durchströmungsrichtungen unter einem Winkel zueinander verlaufen, insbeson dere senkrecht zueinander, wobei sich die Gegenaufnahmevorrichtung (14) zumindest ab schnittsweise parallel zu einer der Durchströmungsrichtungen erstreckt.
16. Plattenstapel nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Strömungskanäle (52, 54) jeweils Durchströmungsrichtungen für das erste Fluid (64) und für das zweite Fluid (66) definieren, wobei die Durchströmungsrichtungen unter einem Winkel zueinander verlaufen, insbeson dere senkrecht zueinander, wobei sich die Gegenaufnahmevorrichtung (14) zumindest ab schnittsweise unter einem spitzen Winkel zu einer der Durchströmungsrichtungen erstreckt.
17. Plattenstapel nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die Kanalplatten (10) und End platten (11) jeweils eine polygonale Form aufweisen, insbesondere eine rechteckige Form, wobei sich die Gegenaufnahmevorrichtung (14) zwischen zwei gegenüberliegenden Kan- ten zumindest einer der Endplatten (11) des Plattenstapels (50) erstreckt.
18. Plattenstapel nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei die Gegenaufnahmevorrichtung (14) quer, insbesondere senkrechtzu einer Schwerkraftrichtung (g) in einem bestimmungs gemäßen Montagezustand, wenigstens zwei einander in Stapelrichtung (40) gegenüber lie- gende Lagerrippen (20) aufweist, wobei die Lagerrippen (20) dazu ausgebildet sind, bei einer bestimmungsgemäßen Anordnung des Plattenstapels (50) im Gehäuse (102) in ge genüberliegende Führungsnuten (114) des Gehäuses (102) einzugreifen.
19. Plattenstapel nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei die Gegenaufnahmevorrichtung (14) zumindest eine Dichtungsvorrichtung (22) aufweist, die dazu ausgebildet ist, bei einer bestimmungsgemäßen Anordnung des Plattenstapels (50) im Gehäuse (102) eine axiale Abdichtung des Plattenstapels (50) gegen das Gehäuse (102) zu bewirken, insbesondere wobei durch die Dichtungsvorrichtung (22) eine Bypass-Strömung des ersten Fluids (64) oder des zweiten Fluids (66) um den Plattenstapel (50) herum verhinderbar ist.
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