RU2005132457A - Система и способ увлажнения катодного впускного газа для системы топливного элемента - Google Patents

Система и способ увлажнения катодного впускного газа для системы топливного элемента Download PDF

Info

Publication number
RU2005132457A
RU2005132457A RU2005132457/09A RU2005132457A RU2005132457A RU 2005132457 A RU2005132457 A RU 2005132457A RU 2005132457/09 A RU2005132457/09 A RU 2005132457/09A RU 2005132457 A RU2005132457 A RU 2005132457A RU 2005132457 A RU2005132457 A RU 2005132457A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cathode
channel
inlet
stream
flow
Prior art date
Application number
RU2005132457/09A
Other languages
English (en)
Inventor
Марк Г. ВОСС (US)
Марк Г. Восс
Джо СТЕВЕНСОН (US)
Джо СТЕВЕНСОН
Липин ЦАО (US)
Липин ЦАО
Алан П. МЕЙССНЕР (US)
Алан П. МЕЙССНЕР
Original Assignee
Модайн Мэньюфэкчеринг Компани (Us)
Модайн Мэньюфэкчеринг Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Модайн Мэньюфэкчеринг Компани (Us), Модайн Мэньюфэкчеринг Компани filed Critical Модайн Мэньюфэкчеринг Компани (Us)
Publication of RU2005132457A publication Critical patent/RU2005132457A/ru

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04029—Heat exchange using liquids
    • 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
    • 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
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Air Humidification (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Claims (22)

1. Система увлажнения катодного впускного газа для системы топливного элемента, включающей топливный элемент и компрессор для подачи катодного впускного газового потока к катодной стороне топливного элемента, содержащая канал выпускного потока для направления катодного выпускного потока от катодной стороны топливного элемента, канал впускного потока для направления катодного впускного газового потока из компрессора к катодной стороне топливного элемента, первый участок канала впускного потока размещен в сообщении по теплообмену с первым участком канала выпускного потока для переноса тепла из катодного впускного газового потока в катодный выпускной поток, и проницаемую для водяных паров мембрану, размещенную между вторым участком канала выпускного потока и вторым участком канала впускного потока для переноса водяных паров из катодного выпускного потока в катодный впускной газовый поток, причем второй участок канала впускного потока размещен ниже по потоку от первого участка относительно катодного впускного газового потока.
2. Система увлажнения по п.1, в которой первый и второй участки канала выпускного потока являются одним и тем же участком.
3. Система увлажнения по п.1, в которой второй участок канала выпускного потока размещен ниже по потоку от первого канала.
4. Система увлажнения по п.1, в которой проницаемая для водяных паров мембрана содержит перфорированную вставку из листового металла с проницаемым для водяных паров материалом, заполняющим перфорации.
5. Система увлажнения по п.1, в которой проницаемая для водяных паров мембрана содержит перфорированную вставку из листового металла и гибкий лист проницаемой для водяных паров мембраны, поддерживаемый перфорированной вставкой листового металла.
6. Система увлажнения по п.1, в которой вторые участки каналов впускного и выпускного потока проходят параллельно друг другу, а проницаемая для водяных паров мембрана имеет гофрированное поперечное сечение поперек направления параллельных участков каналов потока.
7. Система увлажнения по п.1, дополнительно содержащая соответствующие впускные отверстия и выпускные отверстия для каждого из участков каналов потока, соответствующие впускные отверстия и выпускные отверстия выполнены с возможностью обеспечения противоточного сообщения между катодным впускным газовым потоком в первом участке канала впускного потока и катодным выпускным потоком в первом участке канала выпускного потока.
8. Система увлажнения по п.1, дополнительно содержащая соответствующие впускные отверстия и выпускные отверстия для каждого из участков каналов потока, соответствующие впускные отверстия и выпускные отверстия выполнены с возможностью обеспечения противоточного сообщения между катодным впускным газовым потоком во втором участке канала впускного потока и катодным выпускным потоком во втором участке канала выпускного потока.
9. Система увлажнения по п.1, дополнительно содержащая соответствующие впускные отверстия и выпускные отверстия для каждого из каналов потока, соответствующие впускные отверстия и выпускные отверстия выполнены с возможностью обеспечения сообщения встречного потока между катодным впускным газовым потоком в первом участке канала впускного потока и катодным выпускным потоком в первом участке канала выпускного потока, и сообщения встречного потока между катодным впускным газовым потоком во втором участке канала впускного потока и катодным выпускным потоком во втором участке канала выпускного потока.
10. Система увлажнения по п.1, дополнительно содержащая клапан регулятора давления, размещенный в канале впускного потока, ниже по потоку от первого участка канала впускного потока и выше по потоку от катодной стороны топливного элемента относительно катодного впускного газового потока.
11. Система увлажнения по п.1, дополнительно содержащая канал обводного потока, размещенный ниже по потоку от катодной стороны топливного элемента и выше по потоку от второго участка канала выпускного потока относительно катодного выпускного потока для обвода по выбору катодного выпускного потока вокруг первого участка канала выпускного потока.
12. Тепло/массообменник для увлажнения катодного впускного газового потока в катодной стороне топливного элемента системы топливного элемента, включающей компрессор для подачи катодного впускного газового потока в тепло/массо-обменник, содержащий корпус, канал катодного выпускного потока в корпусе для направления катодного выпускного потока через корпус, верхний по потоку канал впускного газового потока в сообщении по теплообмену с каналом катодного выпускного потока для направления катодного впускного газового потока из компрессора через корпус, в сообщении по теплообмену с катодным выпускным потоком в канале катодного выпускного потока, нижний по потоку канал впускного газового потока в корпусе для направления катодного впускного газового потока, принимаемого из верхнего по потоку канала впускного газового потока через корпус, и проницаемую для водяных паров мембрану в корпусе, включающую, первую поверхность, определяющую по меньшей мере часть канала катодного выпускного потока, и вторую поверхность, определяющую по меньшей мере часть нижнего по потоку канала впускного газового потока для переноса водяных паров из катодного выпускного потока в канале катодного выпускного потока в катодный впускной газовый поток в нижнем по потоку канале впускного потока.
13. Тепло/массообменник по п.12, в котором верхний и нижний по потоку каналы впускного потока размещены на противоположных сторонах канала катодного выпускного потока.
14. Тепло/массообменник по п.12, в котором проницаемая для водяных паров мембрана выполнена в виде перфорированной вставки из листового металла с проницаемым для водяных паров материалом, заполняющим перфорации.
15. Тепло/массообменник по п.12, в котором нижний по потоку канал впускного газового потока проходит параллельно каналу катодного выпускного потока, а проницаемая для водяных паров мембрана имеет гофрированное поперечное сечение поперек направления параллельных каналов потока.
16. Тепло/массообменник по п.12, дополнительно содержащий соответствующие впускные отверстия и выпускные отверстия для каждого из каналов потока, соответствующие впускные отверстия и выпускные отверстия выполнены с возможностью обеспечения противоточного сообщения между катодным впускным газовым потоком в верхнем по потоку канале впускного газового потока и катодным выпускным потоком в канале катодного выпускного потока.
17. Тепло/массообменник по п.12, дополнительно содержащий соответствующие впускные отверстия и выпускные отверстия для каждого из каналов потока, соответствующие впускные отверстия и выпускные отверстия выполнены с возможностью обеспечения противоточного сообщения между катодным впускным газовым потоком в нижнем по потоку канале впускного газового потока и катодным выпускным потоком в канале катодного выпускного потока.
18. Тепло/массообменник по п.12, дополнительно содержащий соответствующие впускные отверстия и выпускные отверстия для каждого из каналов потока, соответствующие впускные отверстия и выпускные отверстия выполнены с возможностью обеспечения сообщения встречного потока между катодным впускным газовым потоком в верхнем по потоку канале впускного газового потока и катодным выпускным потоком в канале катодного выпускного потока, и сообщения встречного потока между катодным впускным газовым потоком в нижнем по потоку канале впускного газового потока и катодным выпускным потоком в канале катодного выпускного потока.
19. Тепло/массообменник по п.12, в котором водопроницаемая мембрана содержит перфорированную вставку из листового металла и гибкий лист водопроницаемой мембраны, поддерживаемый перфорированной вставкой листового металла.
20. Способ увлажнения катодного впускного газового потока для системы топливного элемента, включающей топливный элемент и компрессор для подачи катодного впускного газового потока к катодной стороне топливного элемента, включающий следующие этапы, на которых:
а) переносят тепло от катодного впускного газового потока в катодный выпускной поток на первом участке потока относительно катодного впускного газового потока, и
b) переносят водяные пары из катодного выпускного потока во впускной газовый поток на нижнем по потоку участке потока от первого участка потока относительно катодного впускного газового потока.
21. Способ по п.20, в котором этапы а) и b) осуществляют на одном и том же участке относительно катодного выпускного газового потока.
22. Способ по п.20, в котором этап а) осуществляют на участке катодного выпускного потока выше по потоку от участка катодного выпускного потока по этапу b) относительно выпускного газового потока.
RU2005132457/09A 2003-03-21 2004-03-12 Система и способ увлажнения катодного впускного газа для системы топливного элемента RU2005132457A (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/393,688 2003-03-21
US10/393,688 US20040258968A1 (en) 2003-03-21 2003-03-21 Cathode inlet gas humidification system and method for a fuel cell system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2005132457A true RU2005132457A (ru) 2006-01-27

Family

ID=33096750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005132457/09A RU2005132457A (ru) 2003-03-21 2004-03-12 Система и способ увлажнения катодного впускного газа для системы топливного элемента

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20040258968A1 (ru)
EP (1) EP1606851A2 (ru)
JP (1) JP2006521004A (ru)
KR (1) KR20050115288A (ru)
CN (1) CN1778009A (ru)
AU (1) AU2004222901A1 (ru)
BR (1) BRPI0408604A (ru)
RU (1) RU2005132457A (ru)
WO (1) WO2004086547A2 (ru)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100534698B1 (ko) * 2003-07-11 2005-12-07 현대자동차주식회사 연료전지 시스템
US7235318B2 (en) * 2004-02-24 2007-06-26 General Motors Corporation Fuel cell system back-pressure control with a discrete valve
JP4603920B2 (ja) * 2005-03-31 2010-12-22 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用加湿装置及びこれを備えた燃料電池システム
JP4577313B2 (ja) * 2005-05-27 2010-11-10 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システムおよび燃料電池の運転方法
US20070042237A1 (en) * 2005-08-19 2007-02-22 Gibbard Research & Development Corp. Mixed reactant fuel cell system with vapor recovery and method of recovering vapor
KR100686830B1 (ko) 2005-11-09 2007-02-26 삼성에스디아이 주식회사 연료전지 시스템
KR100654330B1 (ko) * 2005-12-23 2006-12-08 한국과학기술연구원 증발식 연료전지 가습기
DE102006017646B4 (de) * 2006-04-12 2008-08-21 Daimler Ag Verfahren zum Regeln der Abgastemperatur eines Brennstoffzellensystems
TWI341050B (en) 2007-05-16 2011-04-21 Young Green Energy Co Fuel cell apparatus
DE102010008205A1 (de) * 2010-02-17 2011-08-18 Daimler AG, 70327 Brennstoffzellensystem mit wenigstens einer Brennstoffzelle
US20130252117A1 (en) * 2012-03-23 2013-09-26 Ford Global Technologies, Llc Apparatus and method for humidified fluid stream delivery to fuel cell stack
KR101481233B1 (ko) * 2012-12-07 2015-01-09 현대자동차주식회사 연료전지차량의 급기장치
FR3006115B1 (fr) * 2013-05-27 2016-09-09 Michelin & Cie Systeme a pile a combustible
JP6585590B2 (ja) * 2013-07-19 2019-10-02 ウェストウィンド エルティーディー．Ｗｅｓｔｗｉｎｄ Ｌｔｄ． 熱／エンタルピー交換機要素及びその製造方法
US20150219405A1 (en) * 2014-02-05 2015-08-06 Lennox Industries Inc. Cladded brazed alloy tube for system components
US10355290B2 (en) * 2017-03-22 2019-07-16 Honeywell International Inc. High power fuel cell system
CN108288716B (zh) * 2018-03-11 2023-09-01 江苏氢璞创能科技有限公司 一种用于燃料电池加湿的热交换器和加湿系统
DE102018208989A1 (de) 2018-06-07 2019-12-12 Audi Ag Verfahren zum Befeuchten eines Reaktanten und Brennstoffzellensystem zur Durchführung des Verfahrens
DE102018215370A1 (de) 2018-09-11 2020-03-12 Audi Ag Befeuchter, Brennstoffzellenvorrichtung mit einem Befeuchter sowie Kraftfahrzeug mit einer einen Befeuchter aufweisenden Brennstoffzellenvorrichtung

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3217471A (en) * 1962-09-14 1965-11-16 Silverman Leslie Diffusion board for filtering high pressure gases
DE3312991A1 (de) * 1983-04-12 1984-10-18 Feinwerktechnik Schleicher & Co, 7778 Markdorf Vorrichtung zum zerkleinern von materialien, wie dokumenten etc.
US4613544A (en) * 1984-12-04 1986-09-23 Minnesota Mining And Manufacturing Co. Waterproof, moisture-vapor permeable sheet material and method of making the same
US5360679A (en) * 1993-08-20 1994-11-01 Ballard Power Systems Inc. Hydrocarbon fueled solid polymer fuel cell electric power generation system
US5549927A (en) * 1994-03-01 1996-08-27 Modine Manufacturing Company Modified substrate surface and method
US5549568A (en) * 1994-08-22 1996-08-27 Shields; Jack W. Elastomeric needle shield and hub-cap
US5900329A (en) * 1994-10-19 1999-05-04 Siemens Aktiengesellschaft Fuel-cell system and method for operating a fuel-cell system
US5541014A (en) * 1995-10-23 1996-07-30 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Indirect-fired gas turbine dual fuel cell power cycle
US5968680A (en) * 1997-09-10 1999-10-19 Alliedsignal, Inc. Hybrid electrical power system
US6379833B1 (en) * 1998-08-07 2002-04-30 Institute Of Gas Technology Alternative electrode supports and gas distributors for molten carbonate fuel cell applications
US6048383A (en) * 1998-10-08 2000-04-11 International Fuel Cells, L.L.C. Mass transfer composite membrane for a fuel cell power plant
US6475652B2 (en) * 1999-09-14 2002-11-05 Utc Fuel Cells, Llc Fine pore enthalpy exchange barrier for a fuel cell power plant
US6465118B1 (en) * 2000-01-03 2002-10-15 Idatech, Llc System and method for recovering thermal energy from a fuel processing system
US6656620B2 (en) * 2000-01-31 2003-12-02 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Humidification system for a fuel cell
US6864005B2 (en) * 2000-03-08 2005-03-08 Ballard Power Systems Inc. Membrane exchange humidifier for a fuel cell
DE10110419A1 (de) * 2000-03-08 2003-10-23 Honda Motor Co Ltd Brennstoffzellensystem
US6569298B2 (en) * 2000-06-05 2003-05-27 Walter Roberto Merida-Donis Apparatus for integrated water deionization, electrolytic hydrogen production, and electrochemical power generation
DE10028133B4 (de) * 2000-06-07 2005-11-03 Ballard Power Systems Ag Vorrichtung und Verfahren zum Befeuchten eines Prozessgasstroms sowie Verwendung der Vorrichtung
US6905792B2 (en) * 2000-10-13 2005-06-14 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Cooling system and cooling process of fuel cell
US6607854B1 (en) * 2000-11-13 2003-08-19 Honeywell International Inc. Three-wheel air turbocompressor for PEM fuel cell systems
JP4801261B2 (ja) * 2001-01-23 2011-10-26 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
US6924051B2 (en) * 2002-04-03 2005-08-02 Modine Manufacturing Company Contact heater/humidifier for fuel cell systems
US7037610B2 (en) * 2002-09-18 2006-05-02 Modine Manufacturing Company Humidification of reactant streams in fuel cells
US7112379B2 (en) * 2003-05-05 2006-09-26 Utc Fuel Cells, Llc Vacuum assisted startup of a fuel cell at sub-freezing temperature

Also Published As

Publication number Publication date
AU2004222901A1 (en) 2004-10-07
WO2004086547A2 (en) 2004-10-07
JP2006521004A (ja) 2006-09-14
EP1606851A2 (en) 2005-12-21
BRPI0408604A (pt) 2006-03-07
US20040258968A1 (en) 2004-12-23
KR20050115288A (ko) 2005-12-07
WO2004086547A3 (en) 2005-08-04
CN1778009A (zh) 2006-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2005132457A (ru) Система и способ увлажнения катодного впускного газа для системы топливного элемента
JP4272152B2 (ja) 蒸発の二重カウンターヒート交換器
CN101438441B (zh) 燃料电池流体分配板
US7100359B2 (en) Gas turbine installation
CA2242176C (en) Solid polymer fuel cell system and method for humidifying and adjusting the temperature of a reactant stream
KR101168777B1 (ko) 복수의 관형 어레이를 구비한 열교환기
US6416895B1 (en) Solid polymer fuel cell system and method for humidifying and adjusting the temperature of a reactant stream
EP1306639A3 (en) Method and apparatus for vaporizing fuel for a reformer fuel cell system
JP2005501374A5 (ru)
EP0974804A3 (de) Wärmetauscher, insbesondere Abgaswärmetauscher
WO2004105155A3 (en) Fuel cell stack humidification method incorporating an accumulation device
KR20040029315A (ko) 습분 분리기 및 증기 발생기
EP1835559A2 (en) Approach of solving humidification device turndown ratio for proton exchange membrane fuel cells
CN113339086A (zh) 一种空气冷却加湿装置、方法及湿空气透平循环系统
CN115289489A (zh) 一种锅炉烟气余热深度回收设备及烟气空气换热器
KR100862982B1 (ko) 폐열 및 용매 회수장치
RU72306U1 (ru) Тепловлагообменник
CN112985128A (zh) 矿井新风加热系统中的多通道与多流程换热器
JP2007501376A (ja) 寒剤／水熱交換器および車上の動力装置にガスを供給する寒剤／水熱交換器の使用
JP2002060205A (ja) 燃料改質装置
CN214148930U (zh) 一种新型换热板
CN213932091U (zh) 一种水泥窑余热锅炉风管双通道换热装置
RU2222752C2 (ru) Установка нагрева воды для отопления и/или горячего водоснабжения, охлаждаемый конденсатосборник установки, теплообменник "жидкость-жидкость" установки
CN116059828A (zh) 膜蒸馏装置及其膜交换单元
CN112928308B (zh) 一种用于除湿的燃料电池双极板及其燃料电池电堆

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20071217