KR100727153B1 - Membrane humidifier for fuel cell and manufacturing method for the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료전지용 막 가습기 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 나피온 가스-가스 막 가습기의 제조공정을 그대로 이용하되, 튜브를 감을 때 양 쪽 끝단에서 나피온 튜브를 균일하게 분포할 수 있도록 잡아 주는 메쉬-캡을 포함함으로써, 튜브의 쏠림이 한쪽으로의 치우침을 방지할 수 있도록 한 연료전지용 막 가습기 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a membrane humidifier for a fuel cell and a method of manufacturing the same, and more particularly, using a conventional manufacturing process of a Nafion gas-gas membrane humidifier as it is, evenly wound Nafion tubes at both ends when the tube is wound. The present invention relates to a fuel cell membrane humidifier and a method of manufacturing the same, by including a mesh-cap that can be distributed so as to prevent the tube from being biased to one side.

이를 위해, 본 발명은 전후단에 유입구 및 배출구가 각각 형성된 하우징과; 상기 하우징의 내부에 길이방향으로 설치되고, 내부에 반응가스가 지나가는 나피온 튜브 번들과; 상기 다수개의 나피온 튜브들이 한쪽으로 치우치지 않도록 상기 나피온 튜브 번들의 양단부를 지지하는 메쉬를 장착한 지지캡; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지용 막 가습기를 제공한다.To this end, the present invention and the inlet and outlet are formed in the front and rear ends, respectively; A Nafion tube bundle installed longitudinally in the housing and through which a reaction gas passes; A support cap mounted with a mesh supporting both ends of the Nafion tube bundle so that the plurality of Nafion tubes are not biased to one side; It provides a fuel cell membrane humidifier comprising a.

연료전지, 막 가습기, 나피온 튜브, 메쉬, 지지캡 Fuel Cell, Membrane Humidifier, Nafion Tube, Mesh, Support Cap

Description

연료전지용 막 가습기 및 그 제조방법{Membrane humidifier for fuel cell and manufacturing method for the same}Membrane humidifier for fuel cell and manufacturing method for the same

도 1은 본 발명에 따른 연료전지용 막 가습기의 구성을 나타내는 개략도.1 is a schematic view showing the configuration of a membrane humidifier for a fuel cell according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 연료전지용 막 가습기를 나타내는 사시도.2 is a perspective view showing a membrane humidifier for a fuel cell according to the present invention;

도 3은 도 2의 분해사시도.3 is an exploded perspective view of FIG. 2;

도 4는 정상모듈의 막 가습기를 나타내는 단면도.4 is a cross-sectional view showing a membrane humidifier of a normal module.

도 5는 튜브가 한쪽으로 쏠리거나 치우친 막 가습기를 나타내는 단면도.5 is a cross-sectional view of a membrane humidifier with the tube tilted or biased to one side;

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

11 : 나피온 튜브 번들 11a : 나피온 튜브11: Nafion Tube Bundle 11a: Nafion Tube

12 : 하우징 12a : 제1하우징12 housing 12a first housing

12a': 유입구 12a" : 배출구12a ': Inlet 12a ": Outlet

12b : 제2하우징 12b' : 관통홀12b: 2nd housing 12b ': Through hole

12c : 제3하우징 12c' : 유입구12c: third housing 12c ': inlet

12c" : 배출구 13 : 지지캡12c ": outlet 13: support cap

13a : 메쉬 15 : 시일링13a: mesh 15: sealing

16 : 링고정부16: Ringo Government

본 발명은 연료전지용 막 가습기 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 나피온 가스-가스 막 가습기의 제조공정을 그대로 이용하되, 튜브를 감을 때 양 쪽 끝단에서 나피온 튜브를 균일하게 분포할 수 있도록 잡아 주는 메쉬-캡을 포함함으로써, 튜브의 쏠림이 한쪽으로의 치우침을 방지할 수 있도록 한 연료전지용 막 가습기 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a membrane humidifier for a fuel cell and a method of manufacturing the same, and more particularly, using a conventional manufacturing process of a Nafion gas-gas membrane humidifier as it is, evenly wound Nafion tubes at both ends when the tube is wound. The present invention relates to a fuel cell membrane humidifier and a method of manufacturing the same, by including a mesh-cap that can be distributed so as to prevent the tube from being biased to one side.

일반적으로, 연료전지는 연료가 가지는 화학 에너지를 연소에 의해 열로 바꾸지 않고 전지 내에서 전기 화학적으로 직접 전기 에너지로 바꾸는 장치로서, 자동차의 전원, 레이저 전기기구의 전원 등으로 관심있게 연구되는 무공해 발전장치이다.In general, a fuel cell is a device that converts chemical energy of a fuel into electrochemical energy directly in a cell instead of converting it into heat by combustion. to be.

이러한 연료전지의 애노드로 연료기체인 수소가 공급되고, 캐소드로 산화제인 산소가 공급되는 바, 상기 수소와 산소로 부터 전자를 분리시켜 이온화를 촉진시키기 위하여 수소와 산소에 수분을 공급하기 위한 가습장치가 연료전지의 애노드와 캐소드에 각각 장착된다.Hydrogen as a fuel gas is supplied to the anode of the fuel cell, and oxygen as an oxidant is supplied to the cathode. A humidifier for supplying water to hydrogen and oxygen to separate electrons from the hydrogen and oxygen to promote ionization. Are mounted at the anode and cathode of the fuel cell, respectively.

상기 연료전지는 작동온도, 전해질의 종류에 따라 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cel)와, 용융탄산염 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell)와, 고체고분자 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)와, 직접메탄올 연 료전지(Direct Methanol Fuel Cell)로 구분된다.The fuel cell may be directly connected to a solid oxide fuel cell, a molten carbonate fuel cell, a polymer electrolyte fuel cell, and the like depending on the operating temperature and the type of electrolyte. It is divided into direct methanol fuel cell.

차량의 구동 에너지원으로서의 연료전지는 작동온도가 100℃ 이하의 저온이며, 효율이 우수한 고체고분자 연료전지가 개발중이거나 개발완료된 상태이며, 그 성능 향상을 위한 많은 노력을 기울이고 있다.The fuel cell as a driving energy source of a vehicle has a low operating temperature of 100 ° C. or lower, and a solid polymer fuel cell having excellent efficiency is being developed or completed, and many efforts have been made to improve its performance.

상기 고체고분자 연료전지는 전해질로서 양이온교환막을 사용하는데, 이러한 양이온교환막에서 연료전지반응을 일으키기 위해서는 수분의 공급이 필수적이다.The solid polymer fuel cell uses a cation exchange membrane as an electrolyte. In order to cause a fuel cell reaction in the cation exchange membrane, supply of water is essential.

이는 수소가 애노드에서 촉매에 의해 수소이온과 전자로 분리되고, 수소이온은 양이온교환막을 통과하여 캐소드의 촉매로 이동되며, 캐소드에서는 공기중의 산소와 수소이온과 외부도선을 통과하여 온 전자와 반응하여 물을 생성하게 된다.This means that hydrogen is separated into hydrogen ions and electrons by the catalyst at the anode, and the hydrogen ions are transferred to the catalyst of the cathode through the cation exchange membrane, and react with the oxygen and hydrogen ions in the air and electrons passing through the external conductor To produce water.

이때, 양이온교환막에서 수소이온의 이동에 관계하는 것은 양이온교환막을 구성하는 고분자물질의 SO3H- 기이며, 이러한 것의 이동량을 좌우하는 것은 양이온교환막 내의 수분의 존재량이다.At this time, the hydrogen ions in the cation exchange membrane are related to the SO 3 H- group of the polymer material constituting the cation exchange membrane, and the amount of water in the cation exchange membrane is dependent on the amount of migration.

따라서, 고체고분자 연료전지의 성능에 대한 양이온교환막 내에 수분의 양을 적정한 수준으로 유지시킬 수 있는 가습의 역할은 매우 크다고 할 수 있다.Therefore, it can be said that the role of humidification that can maintain an appropriate amount of moisture in the cation exchange membrane for the performance of the solid polymer fuel cell is very large.

이러한 가습을 위한 장치로는 내압용기에 물을 채운 후 대상 기체를 디퓨저(diffuser)로 통과시켜 수분을 공급하는 버블러(bubbler)형식과, 고분자분리막을 이용하여 가스의 유동층에 수분을 공급하는 막가습 형식과, 연료전지반응에 필요한 공급수분량을 계산하여 솔레노이드 밸브를 통해 가스 유동관에 직접 수분을 공급하는 직접분사(direct injection)형식이 있다.Such a humidification device includes a bubbler type that supplies water to a pressure vessel after passing the target gas through a diffuser, and a membrane that supplies water to a fluidized bed of gas using a polymer separation membrane. There is a humidification type and a direct injection type that directly calculates the amount of water required for the fuel cell reaction and supplies water directly to the gas flow pipe through the solenoid valve.

상기 연료전지용 막 가습기는 중공사막(hollow fiber)을 이용한 기체-기체 막 가습기(Gas to Gas Membrane Humidifier)로써, 이 막 가습기를 개발할 경우 접촉 표면적이 넓은 중공사막의 고집적화가 가능하여 소용량으로도 연료전지의 가습이 충분히 이루어질 수 있고, 저가 소재의 사용이 가능하며, 가습기를 통하여 연료전지에서 고온으로 배출되는 미반응 가스에 포함된 수분과 열을 회수하여 재사용할 수 있으므로, 연료전지의 가습에 들어가는 별도의 수분과 에너지를 절약할 수 있다. The fuel cell membrane humidifier is a gas-gas membrane humidifier using a hollow fiber, and when the membrane humidifier is developed, a high density of hollow fiber membranes with a large contact surface area is possible, so that the fuel cell can be used even at a small capacity. Humidification can be made sufficiently, the use of low-cost materials can be used, and the moisture and heat contained in the unreacted gas discharged from the fuel cell at a high temperature through the humidifier can be recovered and reused. It can save moisture and energy.

연료전지의 운전 중 성능에 가장 직접적인 영향을 미치는 요인 중의 하나는 연료전지의 핵심구성 요소인 막-전극 접합체 (Membrane-Electrode Assembly, MEA)의 전해질막과 촉매층 내의 이오노머(ionomer)에 일정량 이상의 수분을 공급하여 함수율을 유지하게 함으로써, 전해질 막과 촉매층 내의 이오노머(ionomer) 자체가 보유하고 있는 이온 전도도의 최대 성능을 얻는 것인데, 여기서 막 가습기의 역할은 연료전지에서 고온으로 배출되는 미반응 가스에 포함된 수분과 열을 막 표면을 통하여 연료전지에 공급되는 상온의 건조한 반응가스에 공급함으로써 연료전지의 가습과 온도 유지에 이용된다. One of the factors that directly affect the performance of the fuel cell during operation is that a certain amount of moisture is applied to the electrolyte membrane of the membrane-electrode assembly (MEA), which is a key component of the fuel cell, and the ionomer in the catalyst layer. By maintaining the moisture content by supplying, the maximum performance of the ion conductivity retained by the ionomer itself in the electrolyte membrane and the catalyst layer is obtained, where the role of the membrane humidifier is contained in the unreacted gas discharged at high temperature from the fuel cell. Moisture and heat are supplied to the dry reaction gas at room temperature supplied to the fuel cell through the membrane surface to be used for humidifying and maintaining the temperature of the fuel cell.

상기 연료전지용 막 가습기의 구성은 연료전지에 공급되는 반응가스와 연료전지에서 배출되는 미반응 가스의 입배출구 역할을 하는 매니폴더(manifolder)인 인렛(inlet)과 아울렛(outlet), 반응가스가 내부로 지나가는 중공사막, 그리고 미반응 배출가스가 내부로 지나가는 하우징으로 구성되어 있다. The fuel cell membrane humidifier includes an inlet, an outlet, and a reactant gas, which are manifolds serving as an inlet and outlet of the reactant gas supplied to the fuel cell and the unreacted gas discharged from the fuel cell. It consists of a hollow fiber membrane passing through the furnace and a housing through which unreacted exhaust gas passes inside.

한편, 종래 사용되는 나피온 튜브의 번들(bundle)의 제조방법을 살펴보면 수 천개의 중공사막 튜브로 되어있는 나피온 튜브 다발을 펼쳐놓고 그 양쪽 끝단에서 중공 튜브 사이에 접착제를 바르면서 둥근 형태의 모듈로 감는 과정을 거치게 된다. On the other hand, if you look at the manufacturing method of the bundle of the conventional Nafion tube (bundle) of the thousands of hollow fiber membrane tube spread out the bundle of the module of the round shape while spreading the adhesive between the hollow tube at both ends Winding process is performed.

그러나, 이러한 제조 공정은 공정자체에서 발생하는 여러가지 조건들의 변화, 예를들면 압력이나 습도 등에 따라 번들 내부에서 도 4에 도시한 바와 같이 튜브의 쏠림이나 한쪽으로 치우침이 발생하여 정상모듈 (A)에 비해 (B)나 (C)와 같은 불량모듈이 생기게 된다. However, this manufacturing process is caused by the change of various conditions occurring in the process itself, for example, pressure or humidity in the bundle as shown in FIG. In comparison, defective modules such as (B) and (C) are produced.

이와 같이 불균일하게 분포된 나피온 튜브에서 일정한 압력과 연료전지시스템이 원하는 가습효과를 기대하기는 어려울 뿐만 아니라, 자동차라는 특수한 기구 내에 장착될 때 진동이나 압력차를 극복하기에 부적절한 문제점이 있다.In this non-uniformly distributed Nafion tube, it is difficult not only to expect the desired humidification effect of the constant pressure and fuel cell system, but also to be inadequate to overcome the vibration or the pressure difference when mounted in a special mechanism such as an automobile.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 기존의 나피온 가스-가스 막 가습기의 제조공정을 그대로 이용하되, 튜브를 감을 때 양 쪽 끝단에서 나피온 튜브를 균일하게 분포할 수 있도록 잡아 주는 메쉬-캡을 포함함으로써, 튜브의 쏠림이 한쪽으로의 치우침을 방지할 수 있도록 한 연료전지용 막 가습기 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above, using the existing manufacturing process of the Nafion gas-gas membrane humidifier as it is, while holding the tube to hold the Nafion tube evenly distributed at both ends The main purpose is to provide a fuel cell membrane humidifier and a method of manufacturing the same, by including a mesh cap to prevent the tube from being biased to one side.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연료전지용 막 가습기에 있어서,The present invention for achieving the above object in the fuel cell membrane humidifier,

전후단에 유입구 및 배출구가 각각 형성된 하우징과; 상기 하우징의 내부에 길이방향으로 설치되고, 내부에 반응가스가 지나가는 나피온 튜브 번들과; 상기 다수개의 나피온 튜브들이 한쪽으로 치우치지 않도록 상기 나피온 튜브 번들의 양단부를 지지하는 메쉬를 장착한 지지캡; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.A housing having inlets and outlets respectively formed at front and rear ends; A Nafion tube bundle installed longitudinally in the housing and through which a reaction gas passes; A support cap mounted with a mesh supporting both ends of the Nafion tube bundle so that the plurality of Nafion tubes are not biased to one side; Characterized in that configured to include.

바람직한 구현예로서, 상기 하우징은 상기 다수개의 나피온 튜브를 삽입하기 용이하도록 3단으로 분리형성되는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the housing is separated into three stages to facilitate insertion of the plurality of Nafion tubes.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 지지캡에 장착된 메쉬는 연료전지의 성능에 영향을 주지않는 테프론 재질인 것을 특징으로 한다.In a more preferred embodiment, the mesh mounted to the support cap is characterized in that the Teflon material does not affect the performance of the fuel cell.

또한, 연료전지용 막 가습기의 제조방법에 있어서,In addition, in the manufacturing method of the membrane humidifier for fuel cells,

다수개의 나피온 튜브를 일정하게 감아 번들을 만드는 단계와; 상기 나피온 튜브들의 양단부가 지지캡에 장착된 메쉬에 의해 지지되도록 상기 지지캡을 나피온 튜브의 양단부에 씌우는 단계와; 상기 지지캡을 통과한 나피온 튜브를 하우징의 내부에 장착하는 단계; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.Constantly winding a plurality of Nafion tubes to make a bundle; Covering the support caps at both ends of the Nafion tubes such that both ends of the Nafion tubes are supported by a mesh mounted to the support caps; Mounting the Nafion tube passing through the support cap in the housing; Characterized in that comprises a.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 연료전지용 막 가습기의 구성을 나타내는 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 연료전지용 막 가습기를 나타내는 사시도이며, 도 3은 도 2의 분해사시도이다.1 is a schematic view showing the configuration of a fuel cell membrane humidifier according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a fuel cell membrane humidifier according to the present invention, and FIG. 3 is an exploded perspective view of FIG.

본 발명은 가스-가스 막 가습기에 관한 것이다.The present invention relates to a gas-gas membrane humidifier.

본 발명은 기존의 나피온 가스-가스 막 가습기의 제조공정을 그대로 이용하되, 튜브를 감을 때 양쪽 끝단에서 나피온 튜브(11a)가 균일하게 분포할 수 있도록 잡아줄 수 있는 지지캡(13)을 포함하도록 한 점에 주안점이 있다.The present invention uses a conventional manufacturing process of the Nafion gas-gas membrane humidifier as it is, but the support cap 13 that can hold the Nafion tube (11a) evenly distributed at both ends when the tube is wound The point is to include.

본 발명에 따른 연료전지용 막 가습기는 내부에 반응가스가 지나가는 나피온 튜브 번들(11)과, 내부에 다수개의 나피온 튜브(11a)가 설치된 하우징(12)과, 다수개의 나피온 튜브(11a)들이 한쪽으로 쏠리거나 치우치지 않도록 잡아주는 지지캡(13)으로 구성되어 있다.The membrane humidifier for a fuel cell according to the present invention includes a Nafion tube bundle 11 through which a reaction gas passes, a housing 12 in which a plurality of Nafion tubes 11a are installed, and a plurality of Nafion tubes 11a. It is composed of a support cap 13 to hold them so as not to be biased or biased to one side.

상기 나피온 튜브 번들(11)은 관형태로 구멍이 가늘고 길게 형성된 다수개의 나피온 튜브(11a)를 일정하게 감아 만들고, 이 나피온 튜브(11a)의 내부에 반응가스가 지나가게 된다.The Nafion tube bundle 11 is made of a plurality of Nafion tube (11a) is formed in a tubular shape, the elongated hole elongated, the reaction gas passes through the Nafion tube (11a).

상기 하우징(12)은 상기 나피온 튜브(11a)를 삽입하기 용이하도록 3단으로 구성되고, 가습 공기가 통과되는 제1하우징(12a)과, 중간에 배치된 제2하우징(12b)과, 건조공기가 통과되는 제3하우징(12c)으로 구성된다.The housing 12 is configured in three stages to facilitate the insertion of the Nafion tube 11a, the first housing 12a through which humidified air passes, the second housing 12b disposed in the middle, and drying. It consists of the 3rd housing 12c through which air passes.

보다 상세하게는, 상기 제1하우징(12a)은 원통형상으로 직경면에 연료전지에서 배출되는 미반응가스가 유입되도록 유입구(12a')가 형성되고, 유입구(12a')의 수직방향으로 연료전지에 공급되는 반응가스가 배출되도록 배출구(12a")가 형성되어 있다.More specifically, the first housing 12a has a cylindrical shape and has an inlet 12a 'formed so that unreacted gas discharged from the fuel cell flows in the diameter surface thereof, and the fuel cell in the vertical direction of the inlet 12a'. The outlet 12a "is formed so that the reaction gas supplied to the outlet may be discharged.

상기 제2하우징(12b)은 제1하우징(12a)과 제3하우징(12c)을 연결하는 중간부분으로, 양단에는 다수개의 관통홀(12b')이 원주방향으로 따라 형성되어 있고, 제3하우징(12c)은 원통형상으로 원통면에 건조공기가 유입되도록 유입구(12c')가 형성되고, 유입구(12c')의 수직방향으로 건조공기가 배출되도록 배출구(12c")가 형성되어 있다.The second housing 12b is an intermediate portion connecting the first housing 12a and the third housing 12c. A plurality of through holes 12b 'are formed at both ends along the circumferential direction, and the third housing An inlet 12c 'is formed in a cylindrical shape so that dry air flows into the cylindrical surface, and an outlet 12c "is formed so that dry air is discharged in a vertical direction of the inlet 12c'.

또한, 상기 제1하우징(12a) 및 제2하우징(12b) 사이와, 제2하우징(12b) 및 제3하우징(12c) 사이에는 지지캡(13)이 삽입되고, 이 지지캡(13)에는 각각 시일링(15)과 링고정부(16)가 삽입되어 가스가 하우징(12) 밖으로 새나가는 것을 방지한다.In addition, a support cap 13 is inserted between the first housing 12a and the second housing 12b and between the second housing 12b and the third housing 12c, and the support cap 13 is inserted into the support cap 13. Respectively, the seal ring 15 and the ring-going portion 16 are inserted to prevent the gas from leaking out of the housing 12.

이때, 상기 지지캡(13)의 직경면에는 구멍이 가는 테프론 재질의 메쉬(13a)(#20이하)가 장착되며, 이 지지캡(13)은 메쉬(13a)를 관통해서 나온 나피온 튜브(11a)들이 더 이상 한쪽으로 치우치는 일이 없도록 잡아주는 역할을 한다.At this time, the diameter surface of the support cap 13 is equipped with a thin Teflon mesh 13a (# 20 or less), the support cap 13 is a Nafion tube penetrating through the mesh 13a ( 11a) to ensure that they are no longer biased to one side.

이때, 테프론 재질은 연료전지의 성능에 영향을 주지않는 재질로 플로르 카본 등도 가능하다. In this case, the Teflon material is a material that does not affect the performance of the fuel cell, and may be flor carbon.

이와 같은 구성에 따른 본 발명에 따른 막 가습기의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to the manufacturing method of the membrane humidifier according to the present invention according to such a configuration as follows.

1) 다수개의 나피온 튜브(11a)를 일정하게 감아 번들을 만든다.1) A plurality of Nafion tubes (11a) is constantly wound to make a bundle.

2) 상기 나피온 튜브(11a)의 양단부가 상기 지지캡(13)의 직경면에 형성된 구멍이 가는 메쉬(13a)에 의해 지지되도록 지지캡(13)을 씌운다.2) Both ends of the Nafion tube 11a cover the support cap 13 so that the hole formed in the diameter surface of the support cap 13 is supported by the thin mesh 13a.

3) 상기 지지캡(13)을 씌운 나피온 튜브(11a)를 제2하우징(12b)의 내부에 장착한다.3) The Nafion tube 11a covering the support cap 13 is mounted inside the second housing 12b.

4) 상기 제2하우징(12b)의 양단에 제1 및 제3하우징(12a,12c)을 장착한다.4) The first and third housings 12a and 12c are mounted at both ends of the second housing 12b.

이와 같은 일정 크기의 테프론 메쉬(13a)에 의해 균일한 분포의 단면을 갖는 막 가습기 내의 나피온 모듈은 막 가습기의 바로 전단에 장착된 터보차져 블로워를 통해 유입되는 매우 빠른 유속의 건조공기(약 5,000 SLPM;Sandard Liters Per Minute)가 막 가습기를 통과 할 때 고른 압력강하 (delta P)를 보일뿐 아니라, 메쉬(13a)에 의한 지지효과로 나피온 튜브(11a)의 손상을 많이 줄여 장기간 사용시 공기의 압력에 의해 파손된 일부 튜브들에 의한 전체적인 막 가습기의 압력 손실도 크게 줄어들게 된다. The Nafion module in the membrane humidifier having a uniform distribution of cross section by this constant size Teflon mesh 13a is a very fast flow rate of dry air (about 5,000) flowing through a turbocharger blower mounted immediately before the membrane humidifier. SLPM (Sandard Liters Per Minute) not only shows an even pressure drop (delta P) as it passes through the membrane humidifier, but also the support effect of the mesh (13a) reduces the damage of the Nafion tube (11a) for a long time. The pressure loss of the overall membrane humidifier by some of the tubes broken by the pressure is also greatly reduced.

또한, 균일한 배열의 나피온 튜브(11a)를 통과하는 가습공기와 건조 공기 사이에서의 나피온 튜브(11a)를 통한 수분의 가습효과도 훨씬 우수하다. In addition, the humidifying effect of moisture through the Nafion tube 11a between the humidifying air and the dry air passing through the Nafion tube 11a in a uniform arrangement is much better.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 연료전지용 막 가습기 및 그 제조방법에 의하면, 일정 크기의 테프론 메쉬에 의해 균일한 분포의 단면을 갖는 가습기 내의 나피온 모듈은 가습기의 바로 전단에 장착된 터보차져 블로워를 통해 유입되는 매우 빠른 유속의 공기(약 5,000 SLPM)가 가습기를 통과 할 때 고른 압력강하 (delta P)를 보일뿐 아니라, 메쉬에 의한 지지 효과로 나피온 튜브의 손상을 많이 줄여 장기간 사용시 공기의 압력에 의해 파손된 일부 튜브들에 의한 전체적인 가습기의 압력 손실도 크게 줄어들게 된다. As described above, according to the fuel cell membrane humidifier according to the present invention and a method for manufacturing the same, the Nafion module in the humidifier having a uniformly distributed cross section by a Teflon mesh of a predetermined size is a turbocharger mounted immediately before the humidifier. The very high velocity air (about 5,000 SLPM) flowing through the blower shows an even pressure drop (delta P) as it passes through the humidifier, and the mesh-supporting effect reduces the damage to the Nafion tubes, resulting in long-term air use. The pressure loss of the entire humidifier due to some of the tubes broken by the pressure of is greatly reduced.

또한, 균일한 배열의 나피온 튜브를 통과하는 가습공기와 건조 공기 사이에서의 나피온 튜브를 통한 수분의 가습효과도 훨씬 우수하다. In addition, the humidifying effect of moisture through the Nafion tubes between the humidifying air and the dry air passing through the uniformly arranged Nafion tubes is much better.

Claims (4)

연료전지용 막 가습기에 있어서,In the membrane humidifier for fuel cells, 전후단에 유입구 및 배출구가 각각 형성된 하우징과;A housing having inlets and outlets respectively formed at front and rear ends; 상기 하우징의 내부에 길이방향으로 설치되고, 내부에 반응가스가 지나가는 나피온 튜브 번들과;A Nafion tube bundle installed longitudinally in the housing and through which a reaction gas passes; 상기 다수개의 나피온 튜브들이 한쪽으로 치우치지 않도록 상기 나피온 튜브 번들의 양단부를 지지하는 메쉬를 장착한 지지캡;A support cap mounted with a mesh supporting both ends of the Nafion tube bundle so that the plurality of Nafion tubes are not biased to one side; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지용 막 가습기.Membrane humidifier for fuel cells, characterized in that configured to include. 청구항 1에 있어서, 상기 하우징은 다수개의 나피온 튜브를 용이하게 삽입하기 위하여 가습 공기가 통과되는 제1하우징, 건조공기가 통과되는 제3하우징 및 상기 제1하우징과 제3하우징을 연결하는 중간부분인 제2하우징으로 이루어진 3단으로 구성된 것을 특징으로 하는 연료전지용 막 가습기.The housing of claim 1, wherein the housing comprises a first housing through which humidified air passes, a third housing through which dry air passes, and an intermediate portion connecting the first and third housings to easily insert a plurality of Nafion tubes. Membrane humidifier for fuel cells, characterized in that consisting of three stages consisting of a second housing. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 지지캡에 장착된 메쉬는 연료전지의 성능에 영향을 주지않는 테프론 재질인 것을 특징으로 하는 연료전지용 막 가습기.The membrane humidifier of claim 1 or 2, wherein the mesh mounted to the support cap is made of Teflon material that does not affect the performance of the fuel cell. 연료전지용 막 가습기의 제조방법에 있어서,In the manufacturing method of the membrane humidifier for fuel cells, 다수개의 나피온 튜브를 일정하게 감아 번들을 만드는 단계와;Constantly winding a plurality of Nafion tubes to make a bundle; 상기 나피온 튜브들의 양단부가 지지캡에 장착된 메쉬에 의해 지지되도록 상기 지지캡을 나피온 튜브의 양단부에 씌우는 단계와;Covering the support caps at both ends of the Nafion tubes such that both ends of the Nafion tubes are supported by a mesh mounted to the support caps; 상기 지지캡을 통과한 나피온 튜브를 하우징의 내부에 장착하는 단계;Mounting the Nafion tube passing through the support cap in the housing; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 연료전지용 막 가습기의 제조방법.Method for producing a fuel cell membrane humidifier, characterized in that made.
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