WO2017167925A1 - Gasdiffusionslage - Google Patents

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WO2017167925A1
WO2017167925A1 PCT/EP2017/057616 EP2017057616W WO2017167925A1 WO 2017167925 A1 WO2017167925 A1 WO 2017167925A1 EP 2017057616 W EP2017057616 W EP 2017057616W WO 2017167925 A1 WO2017167925 A1 WO 2017167925A1
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gas diffusion
diffusion layer
humidifier
membrane
plane
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PCT/EP2017/057616
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André SPEIDEL
Rainer Glück
Thomas STÖHR
Original Assignee
Reinz-Dichtungs-Gmbh
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Publication date
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    • 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
    • B01D63/0821—Membrane plate arrangements for submerged operation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • 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
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    • H01M8/04149—Humidifying by diffusion, e.g. making use of membranes
    • 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 present patent relates to a gas diffusion layer for use in a humidifier for an electrochemical system.
  • humidifiers are used for the treatment of air in the field of building services and air management in vehicles, d. H. in an area which is summarized under the English term “heating, ventilation and air conditioning” (HVAC), ie heating, ventilation and air conditioning.
  • HVAC heating, ventilation and air conditioning
  • the electrochemical systems mentioned can be, for example, a fuel cell system, an electrochemical compressor, an electrolyzer or the like.
  • Known humidification systems usually include a variety of
  • Humidifier cells arranged in a stack, each one
  • Humidifier cell is bounded on both sides by a Separatorplatte or a single plate of a Separatorplatte.
  • a humidifier cell usually has a humidifier membrane, to the two sides of which water vapor of different moisture content is passed.
  • Humidifying membrane which is capable of passing gaseous water, but no liquid water, the moisture content is approximated to both sides of the membrane.
  • the separator plates may comprise one or two individual plates. Includes one
  • Separator two single plates are preferably connected to each other along their remote from the humidifier backs.
  • the two individual plates of a separator plate thus belong to two different humidifier cells. If the separator plate consists of a single plate, then the separator plate counts as two humidifier cells.
  • the separator plates can be designed to supply the humidifier cells with low-water vapor or water vapor-rich air and to remove the accumulated and depleted media from the cells.
  • the separator plates can have channel structures which define a humidifying or dehumidifying region. To ensure that the air to be enriched or depleted with water on the one hand with the corresponding
  • Humidifier membrane of the humidifier cell comes into connection, on the other hand a corresponding support of the humidifier membrane is ensured with respect to the channel structure, porous gas diffusion layers are common, which are arranged in the region between the humidifier membrane and the corresponding channel structures.
  • This initially relates to a gas diffusion layer for use in a
  • Humidification system in an electrochemical system or in an HVAC system, wherein the gas diffusion layer in a humidifying or dehumidifying
  • Area has at least one perpendicular to a plane plane (X-Y plane) extending through perforation.
  • gas diffusion layer in a humidifying or dehumidifying region expresses that at least one corresponding perforation is provided in a region in which humidification or dehumidification actually takes place.
  • Such a gas diffusion layer is, as already mentioned above, to be found regularly between an actual humidifier membrane and a channel structure. For prefabrication / positioning are also here
  • Membrane gas diffusion layer units provided; These contain a membrane, in particular a humidifier membrane and at least partially at least one gas diffusion layer having the features described above and / or features of the present description.
  • the gas diffusion layers can be attached to one or two sides of the plane plane (X-Y plane) of the membrane.
  • An embodiment provides, for example, a membrane gas diffusion layer unit, wherein these in an outer area through holes for
  • this outdoor area may have further through openings, which in after Verbau the membrane gas diffusion layer unit in a humidifier cell of the supply and removal of media to or from the humidifier cell is used.
  • Another embodiment provides, for example, a membrane gas diffusion layer unit which has a smaller surface area than the humidifier cell in which it is to be installed.
  • This membrane gas diffusion layer unit has no perforations except the perforations, since it does not protrude in the installed state to the area through which the through holes for the
  • the edge regions of the membrane-gas diffusion layer unit can be reinforced, both in the variant in which passage openings are present in the edge regions, and in the variant without through-openings in the edge regions. This is usually a
  • the present patent also relates to a humidifier cell comprising at least one membrane-gas diffusion layer unit as described in the preceding paragraphs and two separator plates which adjoin one side of an area of the plane plane (X-Y plane) of the membrane gas diffusion layer unit.
  • These separator plates regularly have a peripheral sealing barrier, for example around a flow field.
  • the adjacent gas diffusion layers have the above-mentioned perforations, on the one hand to increase the diffusion resistance in a humidifying or dehumidifying region and, on the other hand, to maintain the stability of the gas diffusion layer so that (also for the protection of the humidifying membrane) the distance to flow channels in a flow field of the separator is maintained.
  • the separator plates define the humidifying or dehumidifying region in the X-Y plane of the gas diffusion layer, within which the gas diffusion layer has the claimed perforations for lowering the diffusion resistance.
  • the present patent also relates to an electrochemical system or a HVAC system comprising a stack of multiple humidifiers. cells as described above, with two conduit systems, wherein a first conduit system for supplying moist gas and discharging dehumidified gas is provided and a second conduit system for supplying dry gas and discharging humidified gas is provided.
  • a first conduit system for supplying moist gas and discharging dehumidified gas is provided and a second conduit system for supplying dry gas and discharging humidified gas is provided.
  • the object is to increase the water transfer in a humidifying or dehumidifying region, and this can be achieved by targeted perforation of the gas diffusion layer. This reduces the diffusion resistance and still obtains the necessary support of the gas diffusion layer (to maintain the distance between the membrane and the channels of a flow field of the separator plate).
  • Humidifier can be simplified if, for example, only a one-sided support provided by a gas diffusion layer on the low pressure side of the humidifier membrane of the humidifier.
  • a perforated gas diffusion layer or a corresponding membrane gas diffusion layer unit or a corresponding humidification cell
  • a maximally opened plane / area on the active humidifier membrane can be created.
  • larger areas of the membrane are better supplied with gases, resulting in a better Wasserdampfübertrag.
  • expensive membrane area can be saved.
  • the perforated gas diffusion layer then also only one-sided (ie only on one side, especially on the wet gas side) installed (this is regularly possible because the pressure on the dry gas side system higher than on the wet gas side), components can be saved facilitated handling and easier assembly are ensured and thus cost advantages can be realized.
  • a better uniform distribution / homogeneous moisture distribution can be achieved by an overflow of the gases in an adjacent channel of the flow field.
  • the remaining material content of the gas diffusion layer continues to serve as a support of the membrane to prevent penetration of the To prevent membrane in the channel.
  • such a gas diffusion layer is more necessary or useful on the wet gas side, since the system-related pressure gradient makes it seem that a supporting tissue makes sense there.
  • gas diffusion layer polyester such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN) or
  • PBT Polybutylene terephthalate
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • PPA polyphthalamide
  • polyimides such as
  • PEI Polyetherimide
  • PAI polyamide-imides
  • PEEK polyetheretherketones
  • Polyphenylene sulfide PPS
  • PSU polysulfone
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PPS polyphenylene sulfide
  • the abovementioned substances are chemically inert and can also be produced easily from a large industrial point of view, so that cost-effective materials with predictable property profiles are available.
  • the gas diffusion layer is designed substantially as a nonwoven, woven and / or knitted fabric. These are only examples of porous structures; It is important here that on the one hand they have a good mechanical support and on the other hand have a low diffusion resistance, which is then lower again in the area of the perforation.
  • the gas diffusion layer perpendicular to the plane Plane has a thickness of 15 ⁇ to 250 ⁇ , preferably 50 ⁇ to 180 ⁇ , in particular from 100 ⁇ to 150 ⁇ having. On the one hand, these thicknesses are sufficient to effectively mechanically protect the humidifying membrane against damage to the flow field channel structure and, on the other hand, thin enough to achieve low diffusion resistance.
  • the perforations are produced as openings made in a diffusion layer starting material by means of laser or (roll) punching.
  • these structures can be economically produced with good reproducibility large-scale.
  • other production methods are used, for example, that the perforations are molded in directly during the production of a web / fleece / fabric / knitted fabric.
  • the above-mentioned production methods can also be combined.
  • the manufacturing method have different advantages; For example, the laser process impresses with precision and simple geometry adjustment, while punching, in particular roll punching, is particularly well suited for very large numbers. In principle, however, other cutting methods are possible.
  • a further development provides that the proportion of perforations relative to the total area of a humidifying or dehumidifying area is between 10% and 70%, preferably between 25% and 50%, particularly preferably between 30% and 40%.
  • At least one perforation in the plane plane (X-Y plane) of the gas diffusion layer has a star-shaped, diamond-shaped, round, oval, slot-shaped and / or rectangular structure.
  • perforations are designed such that they have a minimum edge length of 0.5, in particular in the case of round perforations, a minimum diameter of 0.5 mm or, in particular in the case of angular perforations.
  • a further advantageous embodiment provides that a plurality of perforations are provided on the same gas diffusion layer with similarly structured structures. This provides a grid that is large-scale easy to produce.
  • the perforations are at least partially, preferably distributed in a humidifying or dehumidifying region, unevenly over the surface of the gas diffusion layer, preferably to a corner or to a front side, a higher concentration of structures is given.
  • the gas diffusion layer can also have through openings in a peripheral area / edge area, which are suitable, for example, for passing screws, bolts, etc., for clamping a humidifier stack.
  • a refinement of the above-mentioned humidification cell provides that the separator plates have channels for introducing gaseous media to the membrane gas diffusion layer unit or the membrane, wherein the channels run perpendicularly in or parallel to the plane of the respective humidifier cell.
  • the channels can be connected to gaseous media with at least one inlet and / or outlet, also referred to as ports, in the direction of the fluid line.
  • a further development provides that supply and / or discharge for gaseous media in the region of the lateral edge of the separator plates and / or in the region of corners of the separator plates are arranged. This makes it possible to ensure the guidance of the respective medium between the separator plates in each case in the edge region of the separator plates, so that a humidifying and / or dehumidifying region can be created in the center region of the humidifier / separator plates, which for example is peripherally sealed.
  • the supply and / or discharge for gaseous media extend perpendicular to the plane of the separator plates and thereby extend through a plurality of humidifier cells or
  • separator plates made of sheet metal, as described for example in DE 20 2012 004 927 Ul, plastic, such as in DE 20 2012 004 927 Ul and / or consist of composite metal-plastic composites.
  • the separator plates it is possible, for example, for the separator plates to be formed from a metal sheet and for the sealing structure to be formed. ren, for example in the form of beads, be embossed in the embossing of the metal plate. In this way can quickly, safely and inexpensively a sealing area, for example, a flow field of a
  • Separator plate or a corresponding humidifying or dehumidifying region of a gas diffusion layer surrounds, are produced.
  • Fig. Lb is a schematic representation of an electrochemical
  • Fig. Lc is an exploded view of a humidifier cell of the in
  • FIG. 1 a shows a humidifier H (also called humidifier module H).
  • Moisture gas A especially air with a high content of water vapor, is supplied to the humidifier, for example from a fuel cell stack, and dehumidified moist gas D, i. Air with a much lower content of water vapor dissipated.
  • drying gas B i.
  • air with a low content of water vapor is discharged from a compressor K and supplied to the humidifier and humidified drying gas C, i. Air with a significantly increased content of water vapor removed from the humidifier H, in particular fed to a fuel cell stack.
  • the humidifier H is designed as a stack of several humidifier cells, wherein the structure of the individual cells in Figure lc (see below) is described in more detail.
  • FIG. 1 a it can be seen that the supply of the moist gas A is diagonally opposite to the discharge of the dehumidified gas D and likewise the supply of the drying gas B is the discharge of the moistened
  • Gas C is diagonally opposite. This arrangement of the following also as Through holes designated ports 7 allows both a parallel flow of the supplied gases A, B in the negative X direction and a counterflow of the supplied gases A, B in the and against the Y direction. However, the direction of flow depends on the design of the separator plates.
  • FIG. 1b shows an electrochemical system 2 using the example of a schematic cathode system of a fuel cell.
  • air is supplied from the compressor K via a line B to the humidifier H and via a line C of the fuel cell S.
  • the moist exhaust gas of the fuel cell S is supplied to the humidifier H via a line A and finally discharged via the line D.
  • FIG. 1c shows a humidifier cell 5 from the humidifier H shown in FIGS. 1a and 1b.
  • a plurality of flat elements are shown, each with the planar plane in the XY plane.
  • FIG. 1 a a stack of several of these humidifier cells is shown, which is mechanically compressed in order to ensure the sealing of the individual fluid-conducting regions from one another.
  • two separator plates 6, 6 ' are shown, in which on the visible sides of the two separator plates 6, 6', the same gas is passed from the through hole 7 right above the through hole 7 bottom left. This can be, for example, the gas that is moistened.
  • the gas flows from the passage opening 7 via a
  • Distribution area 11 to the actual flowfield in which the channels 10 extend. From there, it flows via a collector region 11 to the discharging through-opening 7. Adjacent to this separator plate is a gas diffusion layer 1b, then the membrane 8 and then again a gas diffusion layer (this time denoted by la).
  • the gas diffusion layers 1 a, 1 b and the intermediate humidifier membrane 8 constitute a membrane
  • Gas diffusion layer unit 4 The areal extent of the three layers of the membrane gas diffusion layer unit 4 is less than the areal extent of the separator plates 6, 6 'in the XY plane.
  • the passage openings 7 thus do not extend through the membrane gas diffusion layer unit 4, they thus correspond in this aspect to those shown below Embodiments of Figures 3d and 3e and have no through holes 9.
  • another gas for example the moisture-emitting gas
  • the passage opening on the top left 7 is guided from the passage opening on the bottom right 7.
  • the gases between which moisture is transferred thus flow in countercurrent.
  • a DC current is possible, but not necessarily preferred due to the slightly lower efficiency.
  • a cross-flow is also possible by choosing appropriate channel angle and deviating arrangement of the through holes 7.
  • each separator plate is designed identically and leads to different gases on the front and rear
  • the separator plates can be designed differently in pairs or at least arranged with different orientation and in the alternating Plates each lead to different gases, with a surface on both surfaces
  • At least one of the gas diffusion layers exhibits at least one perforation 3, which enables better fluid conduction / diffusion between channels 10 of the separator plate 6 and the humidifier membrane 8.
  • the gas diffusion layer 1a is therefore a gas diffusion layer for use in an electrochemical system 2 or in an HVAC system, wherein the gas diffusion layer in a humidifying or dehumidifying region has at least one continuous perforation 3 running perpendicular to a plane plane (XY plane) having.
  • the flowfield with the channels 10 is surrounded by a circumferential seal 12 and also the passage openings 7 are each sealed by a sealing element 13.
  • the sealing elements 13 are provided with a passage region 14; in the case of a metallic separator plate, this is for example analogous to DE 20 2012 004 927 Ul designed.
  • corresponding passage possibilities are created by the sealing element 13.
  • the gas diffusion layers 1 a and 1 b are in the present case made of polypropylene, are porous over their entire surface and additionally provided with the perforation 3 at least in sections in a laser process.
  • the gas diffusion layer may be made of other materials such as PET, PPS, or PA, or contain these materials.
  • the gas diffusion layer is formed as a fabric and / or Gewirke ke.
  • the gas diffusion layer la or lb has an average thickness of about 120 ⁇ .
  • gas diffusion layer la has an average thickness of about 120 ⁇ .
  • Gas diffusion layer unit 4 received, wherein the gas diffusion layer la perforations 3 has. These perforations are provided in a region in which the gas diffusion layer covers a flow field of a separator plate.
  • the area in which humidifying and / or dehumidifying is understood as a moistening and / or dehumidifying area. Usually this is
  • Region that is, the area surrounded by the sealing barrier region of the gas diffusion layer
  • perforations that form a passage to the Befeuchtermembran 8.
  • FIGS. 2a to 2i show various embodiments of gas diffusion layers 1a, wherein a rectangular shape is shown here and the representation of the peripheral region is dispensed with, ie only the humidifying or dehumidifying region of the gas diffusion layer is shown here, for example in the installed state in FIG a humidifier cell is applied to a flow field 10 of a separator 6.
  • Figure 2a shows slot-like perforations
  • Figure 2b shows well, where there is an uneven distribution of perforations
  • Figure 2c shows round perforations
  • Figures 2d and 2e again show slot-shaped embodiments
  • in Figure 2d the slot-like perforations arranged substantially diagonally rectified are and in Figure 2e (but only on the left and right half) are arranged diagonally similar.
  • FIG. 2f shows a wavy embodiment
  • FIG. 2g shows a diamond-shaped embodiment
  • FIG. 2h again shows an embodiment with round perforations, although in this case an uneven distribution over the surface is shown
  • FIG. 2i shows a variant with cross-type perforations.
  • connection line in the example with the entrance on the top left and the exit bottom right.
  • the gas is driven by overflow to the poorer supplied edges (perpendicular to the imaginary direct connection line of the ports 7).
  • FIG. 2h can be used for more uniform surface loading by the water transfer through the membrane. Because at the beginning of a
  • Humidifier cell a high gradient of humidity between the two gases separated by the membrane generates a high water transfer of wet gas to dry gas, but this decreases along the cell, the membrane is loaded differently.
  • the gas diffusion layer can be perforated following the gradient, so that there is a low density of perforations at high moisture gradient and a high density of perforations at low gradient.
  • FIGS. 3a to 3f show different variants of a membrane gas diffusion layer unit.
  • FIG. 3a shows a membrane gas diffusion layer unit 4. Here, a section through the XZ plane is shown. Above a humidifier membrane 8 (shown as right-hand hatching) is a gas diffusion layer 1 a (shown as cross-hatching), these perforations having 3.
  • the membrane gas diffusion layer unit 4 also shows on its underside another gas diffusion layer 1b, which has no perforations. The membrane 8 is thus supported on both sides.
  • FIG. 3 b shows a membrane-gas diffusion layer unit 4 ', wherein, in contrast to the illustration shown in FIG. 3 a, the lower gas diffusion layer (here designated 1 b') also has perforations.
  • the lower gas diffusion layer here designated 1 b'
  • a reinforcing film 15 can be seen in the edge regions, which leads to the edge reinforcement of the membrane gas diffusion layer unit.
  • FIGS. 3 a to 3 c shows a membrane gas diffusion layer unit 4 ", in which only on one side of the humidifier membrane 8 a gas diffusion layer 1a is shown, here on the wet gas side.
  • the cross-hatched areas in FIGS. 3 a to 3 c indicate the area which is actively moistened and / or dehumidified. This is the area in which the gas diffusion layers have their greatest thickness (indicated by "h” in the perforations 3 in FIGS. 3a to 3c).
  • This is also the humidifying and / or dehumidifying area to which the corresponding surface dimensions (ratio of the perforated area to the area that is not perforated and / or dehumidifying in the XY plane) are related.
  • the gas diffusion layer (here by way of example) is compressed in such a way that the diffusion resistance is markedly higher, so that no effective humidifying and / or dehumidifying takes place here. Instead, a circumferential sealing barrier (not shown here) is given.
  • passage openings 9 are shown which penetrate the entire membrane gas diffusion layer unit and which may be in fluid communication with the passage openings 7 in the separator plates, for example, in order to enable the transmission of the reaction gases through the humidifier stack in the z direction.
  • the compression of the gas diffusion layer also ensures that no gases in the XY plane escape from the through holes 7 and 9 respectively.
  • Figures 3d and 3e show similar membrane gas diffusion layer units as Figures 3a and 3c, but here the area extent of all three
  • FIG. 3f shows a variant of FIG. 3b, in which case the actual membrane 8 extends into the region of the passage openings 7 of the adjacent separator plates and contains the passage openings 9, while the gas diffusion layers 1a, 1b extend only to a sealing barrier 12 of the adjacent ones separator.

Abstract

Die Erfindung betrifft Gasdiffusionslage zum Einsatz in einem Befeuchter für ein elektrochemisches System oder für ein HVAC-System, wobei die Gasdiffusionslage in einem be- oder entfeuchtenden Bereich einer Schutz-und Stützstruktur für die eigentliche Membrane mindestens eine senkrecht zu einer Planebene (X-Y-Ebene) verlaufende, durchgehende Perforation (3) aufweist.

Description

Gasdiffusionslage
Das vorliegende Schutzrecht betrifft eine Gasdiffusionslage zum Einsatz in einem Befeuchter für ein elektrochemisches System. Neben Anwendungen im Bereich elektrochemischer Systeme sind Befeuchter einsetzbar für die Aufbereitung von Luft im Bereich der Gebäudetechnik und des Luftmanagements in Fahrzeugen, d. h. in einem Bereich, der unter dem englischen Begriff "heating, Ventilation and air conditioning" (HVAC), also Heizung, Belüftung und Klimatisierung, zusammengefasst wird.
Bei den genannten elektrochemischen Systemen kann es sich beispielsweise um ein Brennstoffzellensystem, einen elektrochemischen Kompressor, einen Elektrolyseur oder Ähnliches handeln.
Es stellt sich bei Systemen der oben genannten Art die Aufgabe, einen Befeuchter zur Verfügung zu stellen, der Prozessgas entweder be- oder entfeuchtet bzw. Feuchtigkeit von einem Prozessgas auf ein anderes überträgt und den Feuchtigkeitsgehalt des erste Prozessgas dabei reduziert und den des zweiten Prozessgases erhöht.
Bekannte Befeuchtersysteme umfassen gewöhnlich eine Vielzahl von
Befeuchterzellen, die in einem Stapel angeordnet sind, wobei jede
Befeuchterzelle beidseitig von einer Separatorplatte bzw. einer Einzelplatte einer Separatorplatte begrenzt wird. Eine Befeuchterzelle weist dabei gewöhnlich eine Befeuchtermembran auf, zu deren beiden Seiten Wasserdampf unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehalts geführt wird. Über die
Befeuchtermembran, die dazu geeignet ist, gasförmiges Wasser, aber kein flüssiges Wasser durchzulassen, wird der Feuchtigkeitsgehalt zu beiden Seiten der Membran angenähert. Im Befeuchtersystem werden somit nur Wasserdampf, Luft, in der der Wasserdampf gelöst ist, sowie zumindest in einigen Betriebszuständen, auskondensiertes, d.h. flüssiges Wasser geführt. Die Separatorplatten können eine oder zwei Einzelplatten umfassen. Umfasst eine
Separatorplatte zwei Einzelplatten, sind diese vorzugsweise entlang ihrer von den Befeuchterzellen abgewandten Rückseiten miteinander verbunden. In diesem Fall zählen die beiden Einzelplatten einer Separatorplatte somit zu zwei unterschiedlichen Befeuchterzellen. Besteht die Separatorplatte aus einer Einzelplatte, so zählt die Separatorplatte zu zwei Befeuchterzellen.
Die Separatorplatten können dazu ausgebildet sein, die Befeuchterzellen mit wasserdampfarmer bzw. wasserdampfreicher Luft zu versorgen und die an- und abgereicherten Medien von den Zellen abzutransportieren. Dazu können die Separatorplatten Kanalstrukturen aufweisen, die einen be- oder entfeuchtenden Bereich definieren. Zur Sicherstellung, dass die mit Wasserdampf an- bzw. abzureichernde Luft einerseits mit der entsprechenden
Befeuchtermembran der Befeuchterzelle in Verbindung kommt, andererseits eine entsprechende Abstützung der Befeuchtermembran bezüglich der Kanalstruktur gewährleistet wird, sind poröse Gasdiffusionslagen üblich, die im Bereich zwischen der Befeuchtermembran und den entsprechenden Kanalstrukturen angeordnet sind.
Aufgrund der hohen Kosten für Befeuchtermembranen sowie des beschränkten Platzangebots, insbesondere bei mobilen Anwendungen, stellt sich nun die Aufgabe, eine Gasdiffusionslage, eine Membran-Gasdiffusionslagen- Einheit, eine Befeuchterzelle bzw. ein elektrochemisches System oder ein HVAC-System zu schaffen, das die Befeuchtermembran im Dauerbetrieb vor Beschädigungen schützt und eine effiziente Be- und/oder Entfeuchtung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche gelöst.
Dies betrifft zunächst eine Gasdiffusionslage zum Einsatz in einem
Befeuchtersystem in einem elektrochemischen System oder in einem HVAC- System, wobei die Gasdiffusionslage in einem be- oder entfeuchtenden
Bereich mindestens eine senkrecht zu einer Planebene (X-Y-Ebene) verlaufende, durchgehende Perforation aufweist.
Mit dem Merkmal "Gasdiffusionslage in einem be- oder entfeuchtenden Bereich" ist ausgedrückt, dass in einem Bereich, in dem tatsächlich eine Be- oder Entfeuchtung stattfindet, mindestens eine entsprechende Perforation vorgesehen ist.
Eine solche Gasdiffusionslage ist, wie bereits oben angesprochen, regelmäßig zwischen einer eigentlichen Befeuchtermembran und einer Kanalstruktur zu finden. Zur Vorkonfektionierung/Positionierung sind hierbei auch
Membran-Gasdiffusionslagen-Einheiten vorgesehen; diese enthalten eine Membran, insbesondere eine Befeuchtermembran sowie zumindest bereichsweise mindestens eine Gasdiffusionslage mit den oben beschriebenen Merkmalen und/oder mit Merkmalen aus der vorliegenden Beschreibung.
Hierbei können an einer oder zwei Seiten der Planebene (X-Y-Ebene) der Membran die Gasdiffusionslagen angebracht sein.
Eine Ausführungsform sieht beispielsweise eine Membran-Gasdiffusionslagen- Einheit vor, wobei diese in einem Außenbereich Durchgangslöcher zum
Durchführen von Elementen wie Schrauben, Verspannbolzen oder dergleichen aufweist und eine in einem Innenbereich bis zur Befeuchtermembran (also in z-Richtung) reichende Perforation zur Senkung des Diffusionswiderstands in einem be- oder entfeuchtenden Bereich aufweist. Darüberhinaus kann dieser Außenbereich weitere Durchgangsöffnungen aufweisen, die in nach Verbau der Membran-Gasdiffusionslagen-Einheit in einer Befeuchterzelle der Zu- bzw. Abfuhr von Medien zu bzw. von der Befeuchterzelle dient.
Eine andere Ausführungsform sieht beispielsweise eine Membran- Gasdiffusionslagen-Einheit vor, die gegenüber der Befeuchterzelle, in der sie verbaut werden soll, eine geringere Flächenausdehnung aufweist. Diese Membran-Gasdiffusionslagen-Einheit weist außer den Perforationen keine Durchgangsöffnungen auf, da sie im verbauten Zustand nicht bis in den Bereich hineinragt, durch den sich die Durchgangsöffnungen für die
Medienver- und -entsorgung und/oder für Befestigungsmittel erstrecken.
Die Randbereiche der Membran-Gasdiffusionslagen-Einheit können dabei verstärkt sein, und zwar sowohl bei der Variante, bei der in den Randbereichen Durchgangsöffnungen vorhanden sind, als auch bei der Variante ohne Durchgangsöffnungen in den Randbereichen. Hierzu wird üblicherweise eine
Zusatzfolie lokal bzw. umlaufend eingesetzt.
Das vorliegende Schutzrecht betrifft außerdem eine Befeuchterzelle, enthaltend mindestens eine Membran-Gasdiffusionslagen-Einheit wie in den vorhergehenden Absätzen beschrieben sowie zwei Separatorplatten, die sich an jeweils einer Seite einer Fläche der Planebene (X-Y-Ebene) der Membran- Gasdiffusionslagen-Einheit anschließen. Diese Separatorplatten weisen regelmäßig eine umlaufende Dichtbarriere, beispielsweise um ein Strömungsfeld herum, auf. Innerhalb dieser umlaufenden Dichtbarriere weisen die benach- harten Gasdiffusionslagen die vorgenannten Perforationen auf, um einerseits den Diffusionswiderstand in einem be- oder entfeuchtenden Bereich zu erhöhen und andererseits die Stabilität der Gasdiffusionslage so beizubehalten, dass (auch zum Schutze der Befeuchtermembran) der Abstand zu Strömungskanälen in einem Strömungsfeld der Separatorplatte erhalten bleibt. Mit anderen Worten kann gesagt werden, dass die Separatorplatten den be- oder entfeuchtenden Bereich in der X-Y-Ebene der Gasdiffusionslage definieren, innerhalb dessen die Gasdiffusionslage die beanspruchten Perforationen zur Senkung des Diffusionswiderstands aufweist.
Das vorliegende Schutzrecht bezieht sich außerdem auf ein elektrochemisches System oder ein HVAC-System, enthaltend einen Stapel mehrerer Befeuchter- zellen wie zuvor beschrieben, mit zwei Leitungssystemen, wobei ein erstes Leitungssystem zum Zuführen feuchten Gases und Abführen entfeuchteten Gases vorgesehen ist sowie ein zweites Leitungssystem zum Zuführen trockenen Gases und Abführen befeuchteten Gases vorgesehen ist. Die Befeuchtung der eigentlichen Prozessgase des elektrochemischen Systems bzw. des HVAC-
Systems findet dabei nicht im Befeuchtersystem statt, sondern nachgeschaltet zu diesem.
Kurz gefasst kann zu allen oben beschriebenen Gegenständen gesagt werden, dass das Ziel die Erhöhung des Wasserübertrags in einem be- oder entfeuchtenden Bereich ist und diese durch gezieltes Perforieren der Gasdiffusionslage erzielbar ist. Dadurch wird der Diffusionswiderstand reduziert und trotzdem die notwendige Abstützung der Gasdiffusionslage (zur Einhaltung des Ab- stands zwischen Membran und Kanälen eines Strömungsfelds der Separator- platte) erhalten. Außerdem kann der Aufbau eines entsprechenden
Befeuchters vereinfacht werden, wenn beispielsweise nur eine einseitige Abstützung durch eine Gasdiffusionslage auf der Niederdruckseite der Befeuchtermembran des Befeuchters vorgesehen wird. Mit anderen Worten kann also durch das Einsetzen einer perforierten Gasdiffusionslage (bzw. einer entsprechenden Membran-Gasdiffusionslagen- Einheit bzw. einer entsprechenden Befeuchterzelle) eine maximal geöffnete Ebene/Fläche an der aktiven Befeuchtermembran geschaffen werden. Dadurch sind größere Bereiche der Membran besser mit Gasen versorgt, wo- durch ein besserer Wasserdampfübertrag resultiert. Dies führt dazu, dass durch diese Effizienzsteigerung bei der Befeuchtung teure Membranfläche eingespart werden kann. Wird die perforierte Gasdiffusionslage dann auch noch nur einseitig (d. h. nur auf einer Seite, insbesondere auf der Feuchtgasseite) verbaut (dies ist regelmäßig möglich, da der Druck auf der Trockengas- seite systembedingt höher ist als auf der Feuchtgasseite), können Bauteile eingespart werden, ein erleichtertes Handling und eine erleichterte Montage sichergestellt werden und somit auch Kostenvorteile realisiert werden. Insbesondere kann auch eine bessere Gleichverteilung / homogenere Feuchtigkeitsverteilung durch ein Überströmen der Gase in einen benachbarten Kanal des Strömungsfeldes erzielt werden. Der verbleibende Materialanteil der Gasdiffusionslage dient weiterhin als Stütze der Membran, um ein Eindringen der Membran in den Kanal zu verhindern. Wie oben gesagt, ist eine solche Gasdiffusionslage eher auf der Feuchtgasseite notwendig bzw. sinnvoll, da das systembedingte Druckgefälle dort ein Stützgewebe sinnvoll erscheinen lässt. Im Folgenden werden Weiterbildungen der oben genannten Gegenstände beschrieben. Es sei bemerkt, dass beispielsweise Verbesserungen / veränderte Ausführungsformen der Gasdiffusionslage nicht nur diese Gasdiffusionslage selbst, sondern auch beispielsweise die Membran-Gasdiffusionslagen-Einheit und ein entsprechendes HVAC-System etc. beeinflussen können.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Gasdiffusionslage Polyester, wie Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN) oder
Polybutylenterephthalat (PBT), Polyolefine, wie Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE), Polyamide, wie Polyphthalamid (PPA), Polyimide, wie
Polyetherimid (PEI), Polyamidimide (PAI), Polyetheretherketone (PEEK),
Polyphenylensulfid (PPS), Polysulfone (PSU) oder Polyphenylensulfid (PPS) enthält oder aus mindestens einem dieser Stoffe besteht. Es werden also vorzugsweise Stoffe eingesetzt, die elektrisch nichtleitend sind, insbesondere elektrisch nichtleitende Polymere. Die oben genannten Stoffe sind chemisch inert und auch großindustriell leicht herstellbar, so dass hiermit kostengünstige Werkstoffe mit vorhersehbaren Eigenschaftsprofilen zur Verfügung stehen.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Gasdiffusionslage im Wesentlichen als Vlies, Gewebe und/oder Gewirke ausgebildet ist. Dies sind nur Beispiele von porösen Strukturen; wichtig ist hierbei, dass diese einerseits mechanisch eine gute Stützwirkung haben und andererseits einen geringen Diffusionswiderstand aufweisen, der im Bereich der Perforation dann noch einmal niedriger ist. Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Gasdiffusionslage senkrecht zur Planebene (X-Y-Ebene) eine Dicke von 15 μιη bis 250 μιη, vorzugsweise 50 μιη bis 180 μιη, insbesondere von 100 μιη bis 150 μιη, aufweist. Diese Dicken sind einerseits hinreichend, um die Befeuchtermembran wirksam mechanisch gegen eine Beschädigung an der Kanalstruktur des Strömungsfeldes zu schützen, und andererseits dünn genug, um einen geringen Diffusionswiderstand zu erzielen. Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Perforationen als in ein Diffusionslagen- Ausgangsmaterial mittels Laser oder (Roll-)Stanzen hergestellte Öffnungen hergestellt sind. Somit sind diese Strukturen großindustriell mit guter Reproduzierbarkeit kostengünstig herstellbar. Prinzipiell ist es aber auch denkbar, dass andere Produktionsmethoden zur Anwendung kommen, beispielsweise dass die Perforationen unmittelbar bei der Herstellung eines Gespinstes/ Vlieses/Gewebes/Gewirkes mit eingeformt werden. Die oben genannten Herstellungsverfahren sind jedoch auch kombinierbar. Prinzipiell haben die Herstellungsmethode unterschiedliche Vorteile; beispielsweise besticht das Laserverfahren durch Präzision und einfache Geometrieanpassung, während Stanzen, insbesondere Rollstanzen, für sehr große Stückzahlen besonders gut geeignet ist. Grundsätzlich sind aber auch andere Schneidverfahren möglich.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Anteil der Perforationen bezogen auf die Gesamtfläche eines be- oder entfeuchtenden Bereichs zwischen 10 % und 70 %, vorzugsweise zwischen 25 % und 50 %, besonders vorzugsweise zwischen 30 % und 40 % beträgt. Hierdurch wird einerseits eine bestmögliche Senkung des Diffusionswiderstands erreicht, andererseits aber noch eine ausreichende Stabilität gewährleistet.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass mindestens eine Perforation in der Planebene (X-Y-Ebene) der Gasdiffusionslage eine sternförmige, rautenförmige, runde, ovale, langlochförmige und/oder rechteckige Struktur aufweist. Dies sind Strukturen, die einerseits großindustriell leicht herstellbar sind, andererseits eine hohe Steifigkeit/Stabilität der Gasdiffusionslage im be- oder entfeuchtenden Bereich gewährleisten.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Perforationen derart ausgebildet sind, dass sie - insbesondere im Falle runder Perforationen - einen Mindestdurchmesser von 0,5 mm bzw. - insbesondere im Falle eckiger Perforationen - eine Mindestkantenlänge von 0,5 aufweisen.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass mehrere Perforationen auf derselben Gasdiffusionslage mit gleichartig strukturierten Strukturen versehen sind. Hierdurch wird ein Raster bereitgestellt, das großindustriell leicht herstellbar ist. Eine Weiterbildung sieht hierbei vor, dass die Perforationen zumindest bereichsweise, vorzugsweise in einem be- oder entfeuchtenden Bereich, ungleichmäßig über die Fläche der Gasdiffusionslage verteilt sind, wobei vorzugsweise zu einer Ecke oder zu einer Stirnseite hin eine höhere Konzentration von Strukturen gegeben ist.
Zusätzlich kann die Gasdiffusionslage auch in einem Peripheriebereich/Randbereich Durchgangsöffnungen aufweisen, welche beispielsweise zum Durchführen von Schrauben, Bolzen etc. zum Verspannen eines Befeuchterstapels geeignet sind.
Eine Weiterbildung der oben genannten Befeuchterzelle sieht vor, dass die Separatorplatten Kanäle zum Heranführen von gasförmigen Medien an die Membran-Gasdiffusionslagen-Einheit bzw. die Membran aufweist, wobei die Kanäle senkrecht in oder parallel zu der Ebene der jeweiligen Befeuchterzelle verlaufen. Hierbei sieht eine Ausführungsform vor, dass die Kanäle fluidlei- tend mit mindestens einer Zu- und/oder Ableitung, auch als Ports bezeichnet, für gasförmige Medien verbindbar sind.
Eine weitere Weiterbildung sieht vor, dass Zu- und/oder Ableitungen für gasförmige Medien im Bereich des seitlichen Randes der Separatorplatten und/oder im Bereich von Ecken der Separatorplatten angeordnet sind. Hierdurch wird es möglich, die Führung des jeweiligen Mediums zwischen den Separatorplatten jeweils im Randbereich der Separatorplatten sicherzustellen, so dass im Mittenbereich der Befeuchterzellen/ Separatorplatten ein be- und/oder entfeuchtender Bereich geschaffen werden kann, der beispielsweise umlaufend abgedichtet ist. Die Zu- und/oder Ableitungen für gasförmige Medien erstrecken sich dabei senkrecht zur Ebene der Separatorplatten und erstrecken sich dabei durch eine Vielzahl von Befeuchterzellen bzw.
Separatorplatten.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Separatorplatten aus Metallblech, wie beispielsweise in der DE 20 2012 004 927 Ul beschrieben, aus Kunststoff, wie etwa in der DE 20 2012 004 927 Ul und/oder aus Metall-Kunststoff- Kompositaufbauten bestehen. Hierbei ist es beispielsweise möglich, dass die Separatorplatten aus einem Metallblech geprägt sind und dass Dichtstruktu- ren, beispielsweise in der Form von Sicken, gleich bei der Prägung der Metallplatte mitgeprägt werden. Auf diese Weise kann schnell, sicher und kostengünstig ein Dichtbereich, der beispielsweise ein Strömungsfeld einer
Separatorplatte bzw. einen entsprechenden be- oder entfeuchtenden Bereich einer Gasdiffusionslage umgibt, hergestellt werden.
Die Erfindung wird nun anhand mehrerer Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. la ein Befeuchtermodul,
Fig. lb eine schematische Darstellung eines elektrochemischen
Systems,
Fig. lc eine Explosionsansicht einer Befeuchterzelle aus dem in
Fig. la gezeigten Befeuchter,
Fign. 2a - 2i Gasdiffusionsplatten mit unterschiedlichen Perforationen sowie Fign. 3a - 3f Querschnitte von Membran-Gasdiffusionslagen-Einheiten.
Figur la zeigt einen Befeuchter H (auch Befeuchtermodul H genannt). Dem Befeuchter wird Feuchtgas A, insbesondere Luft mit einem hohen Gehalt an Wasserdampf, zugeführt, beispielsweise aus einem Brennstoffzellenstapel kommend, und entfeuchtetes Feuchtgas D, d.h. Luft mit einem wesentlich geringerem Gehalt an Wasserdampf abgeführt. Des Weiteren wird Trockengas B, d.h. Luft mit einem geringen Gehalt an Wasserdampf hier von einem Kompressor K ab- und dem Befeuchter zugeführt und befeuchtetes Trockengas C, d.h. Luft mit einem deutlich erhöhten Gehalt an Wasserdampf vom Befeuchter H abgeführt, insbesondere einem Brennstoffzellenstapel zugeführt. Der Befeuchter H ist als Stapel mehrerer Befeuchterzellen ausgeführt, wobei der Aufbau der einzelnen Zellen in Figur lc (siehe unten) näher beschrieben wird. In Figur la ist zu sehen, dass die Zuführung des Feuchtgases A der Abführung des entfeuchteten Gases D diagonal gegenüberliegt und ebenso die Zuführung des Trockengases B der Abführung des befeuchteten
Gases C diagonal gegenüberliegt. Diese Anordnung der nachfolgend auch als Durchgangsöffnungen bezeichneten Ports 7 erlaubt sowohl einen Parallelstrom der zugeführten Gase A, B in negativer X-Richtung als auch einen Gegenstrom der zugeführten Gase A, B in der und gegen die Y-Richtung. Die Flussrichtung hängt aber von der Gestaltung der Separatorplatten ab.
Figur lb zeigt ein elektrochemisches System 2 am Beispiel eines schematischen Kathodensystems einer Brennstoffzelle. Hierbei wird Luft vom Kompressor K über eine Leitung B dem Befeuchter H und über eine Leitung C der Brennstoffzelle S zugeführt. Das feuchte Abgas der Brennstoffzelle S wird über eine Leitung A dem Befeuchter H zugeführt und schließlich über die Leitung D abgeführt.
Figur lc zeigt eine Befeuchterzelle 5 aus dem in den Figuren la und lb gezeigten Befeuchter H. In Figur lc sind mehrere flache Elemente, jeweils mit der Planebene in der X-Y-Ebene, gezeigt. Es ist hier eine Explosionsansicht einer einzelnen Befeuchterzelle zu sehen; in Figur la ist ein Stapel mehrerer dieser Befeuchterzellen gezeigt, der mechanisch verpresst wird, um die Abdichtung der einzelnen fluidführenden Bereiche voneinander sicherzustellen. In Figur lc sind zwei Separatorplatten 6, 6'gezeigt, bei denen auf den sichtbaren Seiten der beiden Separatorplatten 6, 6' dasselbe Gas von der Durchgangsöffnung 7 rechts oben zur Durchgangsöffnung 7 links unten geleitet wird. Hierbei kann es sich beispielsweise um das Gas handeln, das befeuchtet wird. Das Gas fließt dabei von der Durchgangsöffnung 7 über einen
Verteilbereich 11 zum eigentlichen Flowfield, in dem sich die Kanäle 10 erstrecken. Von dort fließt es über einen Sammlerbereich 11 zur abführenden Durchgangsöffnung 7. Dieser Separatorplatte angrenzend ist eine Gasdiffusionslage lb, dann kommt die Membran 8 und dann wieder eine Gasdiffusionslage (diesmal mit la bezeichnet). Die Gasdiffusionslagen la, lb sowie die dazwischenliegende Befeuchtermembran 8 stellen eine Membran-
Gasdiffusionslagen-Einheit 4 dar. Die flächige Ausdehnung der drei Lagen der Membran-Gasdiffusionslagen-Einheit 4 ist dabei geringer als die flächige Ausdehnung der Separatorplatten 6, 6' in der X-Y-Ebene. Die Durchgangsöffnungen 7 erstrecken sich also nicht durch die Membran-Gasdiffusionslagen- Einheit 4, sie entsprechen in diesem Aspekt also den nachfolgend gezeigten Ausführungsformen der Figuren 3d und 3e und weisen keine Durchgangsöffnungen 9 auf.
Auf der Rückseite der beiden Separatorplatten wird ein anderes Gas, bei- spielsweise das Feuchtigkeit abgebende Gas von der Durchgangsöffnung links oben 7 zur Durchgangsöffnung rechts unten 7 geführt. Die Gase, zwischen denen Feuchtigkeit übertragen wird, fließen also im Gegenstrom. Alternativ hierzu ist auch ein Durchströmen im Gleichstrom möglich, aber aufgrund des etwas geringeren Wirkungsgrads nicht unbedingt bevorzugt. Ein Kreuzstrom ist durch die Wahl entsprechender Kanalwinkel und abweichender Anordnung der Durchgangsöffnungen 7 ebenfalls möglich.
Alternativ zum hier gezeigten Aufbau, bei dem jede Separatorplatte identisch gestaltet ist und auf Vorder- und Rückseite unterschiedliche Gase führt, ist auch ein alternativer Aufbau möglich, bei dem die Separatorplatten paarweise unterschiedlich gestaltet sein können oder zumindest mit unterschiedlicher Orientierung angeordnet sind und bei dem alternierende Platten jeweils unterschiedliche Gase führen, wobei auf beiden Oberflächen einer
Separatorplatte dasselbe Gas geleitet wird.
Mindestens eine der Gasdiffusionslagen (vorliegend die Gasdiffusionslage lb) zeigt mindestens eine Perforation 3, welche die bessere Fluidleitung/Diffusion zwischen Kanälen 10 der Separatorplatte 6 und der Befeuchtermembran 8 ermöglicht. Es handelt sich bei der Gasdiffusionslage la also um eine Gasdiffusionslage zum Einsatz in einem elektrochemischen System 2 oder in einem HVAC-System, wobei die Gasdiffusionslage in einem be- oder entfeuchtenden Bereich mindestens eine senkrecht zu einer Planebene (X-Y-Ebene) verlaufende durchgehende Perforation 3 aufweist.
In Figur lc ist weiterhin erkennbar, dass das Flowfield mit den Kanälen 10 von einer umlaufenden Dichtung 12 umgeben ist und auch die Durchgangsöffnungen 7 jeweils von einem Dichtelement 13 abgedichtet werden. Um dennoch Fluid von der Durchgangsöffnung 7 zum Verteilbereich 11 fließen zu lassen, sind die Dichtelement 13 mit einem Durchtrittsbereich 14 versehen, bei einer metallischen Separatorplatte ist dieser beispielsweise analog zur DE 20 2012 004 927 Ul ausgestaltet. Bei Kunststoff- oder Kompositplatten sind entsprechende Durchtrittsmöglichkeiten durch das Dichtelement 13 geschaffen.
Die Gasdiffusionslagen la und lb sind vorliegend aus Polypropylen herge- stellt, sind über ihre gesamte Fläche porös und zusätzlich zumindest abschnittsweise in einem Laserverfahren mit der Perforation 3 versehen. Alternativ kann die Gasdiffusionslage jedoch auch aus anderen Materialien, wie beispielsweise PET, PPS oder PA, bestehen oder diese Materialien enthalten. Ebenso ist es möglich, dass die Gasdiffusionslage als Gewebe und/oder Gewir- ke ausgebildet ist. Die Gasdiffusionslage la bzw. lb hat eine mittlere Dicke von etwa 120 μιη. Wie weiter unten (siehe Figuren 3a - 3f) nochmals beschrieben wird, müssen nicht alle Gasdiffusionslagen mit Perforation versehen sein, und es müssen auch nicht überall Gasdiffusionslagen (beispielsweise auf der Trockenseite) vorgesehen sein. Im Folgenden wird daher vor allem auf eine Gasdiffusionslage la (oder auf eine diese enthaltende Membran-
Gasdiffusionslagen-Einheit 4) eingegangen, wobei die Gasdiffusionslage la Perforationen 3 aufweist. Diese Perforationen sind in einem Bereich vorgesehen, in dem die Gasdiffusionslage ein Strömungsfeld einer Separatorplatte überdeckt. Hierbei wird der Bereich, in dem be- und/oder entfeuchtet wird, als be- und/oder entfeuchtender Bereich verstanden. Üblicherweise ist dieser
Bereich, wie in Figur lc in einem etwas abweichenden Beispiel gezeigt, von einer umlaufenden Dichtbarriere 12 umgeben, die ein unbeabsichtigtes Ausströmen von Fluid in der X-Y-Ebene verhindert. Der Flächenanteil der Perforation beträgt hierbei beispielsweise 10 % bis 70 % des be- oder ent- feuchtenden Bereichs, d. h., dass 10 % bis 70 % des be- oder entfeuchtenden
Bereichs (also des von der Dichtbarriere umgebenen Bereichs der Gasdiffusionslage) mit Perforationen versehen sind, die einen Durchgang zu der Befeuchtermembran 8 bilden. Außerhalb einer entsprechenden Dichtbarriere bzw. außerhalb des
Strömungsfeldes können weitere Perforationen in einer Gasdiffusionslage vorgesehen sein, welche dann nicht zu einer Verringerung des Diffusionswiderstands im aktiv be- oder entfeuchtenden Bereich dienen, sondern zum Durchführen von Bolzen und/oder Schrauben zur Verspannung und Kom- pression des Befeuchterstapels, wie anhand von Figur 3 noch erläutert wird. Die Figuren 2a bis 2i zeigen verschiedene Ausführungsformen von Gasdiffusionslagen la, wobei hier eine rechteckige Form gezeigt wird und auf die Darstellung des Peripheriebereichs verzichtet wird, d. h., es ist hier nur der be- oder entfeuchtende Bereich der Gasdiffusionslage gezeigt, der beispielsweise im verbauten Zustand in einer Befeuchterzelle an einem Strömungsfeld 10 einer Separatorplatte 6 anliegt. Hierbei zeigt Figur 2a langlochförmige Perforationen, Figur 2b ebenso, wobei hier eine ungleichmäßige Verteilung der Perforationen gegeben ist, Figur 2c zeigt runde Perforationen, und die Figuren 2d und 2e zeigen wiederum langlochförmige Ausführungsformen, wobei in Figur 2d die langlochförmigen Perforationen im Wesentlichen diagonal gleichgerichtet angeordnet sind und in Figur 2e (jedoch nur jeweils auf der linken bzw. rechten Hälfte) diagonal gleichartig angeordnet sind. Figur 2f zeigt eine wellenförmige Ausführungsform, Figur 2g eine rautenförmige Ausführungsform und Figur 2h wiederum eine Ausführungsform mit runden Perforationen, wobei hier allerdings eine über die Fläche ungleichmäßige Verteilung der
Perforationen gezeigt ist. Schließlich zeigt Figur 2i eine Ausführungsvariante mit kreuzartigen Perforationen.
Nachfolgend wird auf Besonderheiten einiger Ausführungsformen einge- gangen.
Bei der Figur 2b steht die Schutzfunktion der Gasdiffusionslage für die
Membran im Vordergrund. Der Einsatz für diese Perforation könnte auf der Trockengasseite sein, da dort durch die Verdichtung der Luft im Kompressor hohe Temperaturen sind. Die Strömungsrichtung wäre dann vom Eintritt rechts oben bis zum Austritt links unten. Am Eintritt des Gases ist die Gasdiffusionslage geschlossen, das Gas strömt mit nur geringen Übertrittsraten aufgrund der Porosität der Gasdiffusionslage auf deren Oberfläche entlang und kühl sich dabei ab bis die Temperatur unkritisch ist. Ab dem Bereich, in dem diese unkritische Temperatur erreicht ist, ist die Gasdiffusionslage zwecks Performancesteigerung mittels Perforationen 3 geöffnet.
Bei der Figur 2d kann eine gleichmäßige Membranversorgung mit Gas durch die Gasdiffusionslage erfolgen. Durch die diagonale Portanordnung besteht immer ein bevorzugter, besser versorgter Bereich in der gedachten direkten
Verbindungslinie beim Beispiel mit dem Eintritt links oben und dem Austritt rechts unten. Durch die langlochartige Perforation wird das Gas durch Überströmen an die schlechter versorgten Ränder (rechtwinklig zur gedachten direkten Verbindungslinie der Ports 7) getrieben.
Die Figur 2h kann zur gleichmäßigeren Flächenbelastung durch den Wassertransfer durch die Membran eingesetzt werden. Da zu Beginn einer
Befeuchterzelle ein hoher Gradient der Feuchte zwischen den beiden durch die Membran getrennten Gasen einen hohen Wassertransfer von Feuchtgas zu Trockengas generiert, dieser aber entlang der Zelle abnimmt, wird die Membran unterschiedlich belastet. Um das zu kompensieren, kann die Gasdiffusionslage dem Gradienten folgend perforiert werden, so dass bei hohem Feuchtigkeitsgradienten eine geringe Dichte von Perforationen 3 und bei niedrigem Gradienten eine hohe Dichte von Perforationen gegeben ist.
Die Figuren 3a bis 3f zeigen unterschiedliche Varianten einer Membran- Gasdiffusionslagen-Einheit. Figur 3a zeigt eine Membran-Gasdiffusionslagen- Einheit 4. Hier ist ein Schnitt durch die X-Z-Ebene gezeigt. Oberhalb einer Befeuchtermembran 8 (als Rechtsschraffur gezeigt) ist eine Gasdiffusionslage la (als Kreuzschraffur gezeigt), wobei diese Perforationen 3 aufweist. Die Membran-Gasdiffusionslagen-Einheit 4 zeigt außerdem auf ihrer Unterseite eine weitere Gasdiffusionslage lb, die keine Perforationen aufweist. Die Membran 8 wird also auf beiden Seiten gestützt.
Nicht gezeigt ist oberhalb und unterhalb der Membran-Gasdiffusionslagen- Einheit jeweils eine Separatorplatte (siehe hierzu Figur lc).
Figur 3b zeigt eine Membran-Gasdiffusionslagen-Einheit 4', wobei im Unterschied zu der in Figur 3a gezeigten Darstellung auch die untere Gasdiffusionslage (hier mit lb' bezeichnet) Perforationen aufweist. Zudem ist in den Randbereichen eine Verstärkungsfolie 15 zu erkennen, die zur Randverstärkung der Membran-Gasdiffusionslagen-Einheit führt.
Fig. 3c zeigt eine Membran-Gasdiffusionslagen-Einheit 4", bei der nur auf einer Seite der Befeuchtermembran 8 eine Gasdiffusionslage la gezeigt ist, hier auf der Feuchtgasseite. Die kreuzschraffierten Bereiche in den Figuren 3a bis 3c geben die aktiv be- und/oder entfeuchtende Fläche an. Dies ist der Bereich, in dem die Gasdiffusionslagen ihre größte Dicke haben (gekennzeichnet in den Figuren 3a bis 3c durch "h" in den Perforationen 3). Dies ist auch der be- und/oder ent- feuchtende Bereich, auf den die entsprechenden Flächenmaße (Verhältnis der perforierten Fläche zur nichtperforierten Fläche be- und/oder entfeuchtenden Bereich in der X-Y-Ebene) bezogen sind. Außerhalb dieses Bereichs ist die Gasdiffusionslage (hier beispielhaft) derart verpresst, dass der Diffusionswiderstand deutlich höher ist, so dass hier keine wirksame Be- und/oder Ent- feuchtung stattfindet. Stattdessen ist eine umlaufende Dichtbarriere (hier nicht gezeigt) gegeben. Zusätzlich sind Durchgangsöffnungen 9 gezeigt, die die gesamte Membran-Gasdiffusionslagen-Einheit durchdringen und die beispielsweise in fluidischer Kommunikation mit den Durchgangsöffnungen 7 in den Separatorplatten stehen können, um in z-Richtung die Weiterleitung der Reaktionsgase durch den Befeuchterstapel zu ermöglichen. Die Verpressung der Gasdiffusionslage sorgt auch dafür, dass keine Gase in der X-Y-Ebene aus den Durchgangsöffnungen 7 bzw. 9 austreten.
Figuren 3d und 3e zeigen ähnliche Membran-Gasdiffusionslagen-Einheiten wie Figuren 3a und 3c, wobei hier jedoch die Flächenausdehnung aller drei
Lagen la, 8, lb bzw. der beiden Lagen la, 8 reduziert ist. Diese Membran- Gasdiffusionslagen-Einheiten 4"' bzw. 4"" sind zum Verbau lediglich in demjenigen Bereich der Befeuchterzellen vorgesehen, der in den Separatorplatten von einer Dichtbarriere 12 umgeben ist.
Figur 3f zeigt eine Variante zur Figur 3b, hier reicht zwar die eigentliche Membran 8 bis in den Bereich der Durchgangsöffnungen 7 der angrenzenden Separatorplatten und enthält hier die Durchgangsöffnungen 9, die Gasdiffusionslagen la, lb reichen hingegen nur bis zu einer Dichtbarriere 12 der an- grenzenden Separatorplatten.
Bei den Ausführungsformen der Figuren 3d bis 3f werden die
Separatorplatten in ihrem Randbereich mit einer größeren Höhe ausgeführt, so dass die Befeuchterzellen selbst eine konstante Dicke aufweisen. Hierzu werden die Blechlagen angrenzender metallischen Separatorplatten lokal mit größerer Prägetiefe versehen, während Kunststoff- und Kunststoff-Metall- Komposit-Separatorplatten mit höheren bzw. dickeren Kunststoffrandbereichen gespritzt werden.
Bezugszeichenliste: la, lb Gasdiffusionslagen
2 elektrochemisches System
3 Perforation
4 Membran-Gasdiffusionslagen-Einheit
5 Befeuchterzelle
6 Separatorplatte
7 Port, Zu-/Ableitung, Durchgangsöffnungen in den Separatorplatten
8 Membran
9 Durchgangsöffnungen in der Membran-Gasdiffusionslagen-Einheit
10 Kanäle, Flowfield
11 Verteilbereich
12 Abdichtung des Flowfields
13 Abdichtung der Zu-/Ableitungen
14 Durchführungsbereich
15 Randverstärkungsfolie
A Feuchtgas
B Trockengas
C befeuchtetes Trockengas
D Feuchtgas mit reduzierter Feuchtigkeit
K Kompressor
H Befeuchter
S Brennstoffzellstapel

Claims

Patentansprüche
1. Gasdiffusionslage (la, lb) zum Einsatz in einem Befeuchter für ein elektrochemisches System (2) oder für ein HVAC-System, wobei die Gasdiffusionslage in einem be- oder entfeuchtenden Bereich mindestens eine senkrecht zu einer Planebene (X-Y-Ebene) verlaufende, durchgehende Perforation (3) aufweist.
2. Gasdiffusionslage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdiffusionslage Polyester, wie Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN) oder Polybutylenterephthalat (PBT), Polyolefinen, wie Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE), Polyamiden, wie Polyphthalamiden (PPA), Polyimide, wie Polyetherimid (PEI), Polyamidimiden (PAI), Polyetheretherketone (PEEK),
Polyphenylensulfid (PPS), Polysulfone (PSU) oder Polyphenylensulfid (PPS) enthält oder aus mindestens einem dieser Stoffe besteht.
3. Gasdiffusionslage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdiffusionslage im Wesentlichen als Vlies, Gewebe und/oder Gewirke ausgebildet ist.
4. Gasdiffusionslage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasdiffusionslage senkrecht zur Planebene (X-Y-Ebene) eine Dicke von 15 bis 250 μιη, vorzugsweise von 50 bis 180 μιη, insbesondere von 100 bis 150 μιη aufweist.
5. Gasdiffusionslage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Perforationen als in ein Gasdiffusionslagen-Ausgangsmaterial mittels Laserschneidens, (Roll-)Stanzens oder Schneidens hergestellte Öffnungen hergestellt sind.
6. Gasdiffusionslage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Perforationen, bezogen auf die Gesamtfläche eines be- oder entfeuchtenden Bereichs, in dem ein Raster von Perforationen vorhanden ist, 10 % bis 70 %, vorzugsweise 25 % bis 50 %, besonders vorzugsweise 30 % bis 40 % beträgt.
7. Gasdiffusionslage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Perforation (3) in der Planebene (X-Y-Ebene) eine sternförmige, rautenförmige, runde, ovale, langlochförmige und/oder rechteckige Struktur aufweist.
8. Gasdiffusionslage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Perforationen (3) auf derselben Gasdiffusionslage (la, lb) mit gleichartig strukturierten Strukturen versehen sind.
9. Gasdiffusionslage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese Gasdiffusionslage (la, lb) Randbereiche aufweist, in denen Perforationen (3) angeordnet sind.
10. Gasdiffusionslage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Perforationen (3) zumindest bereichsweise, vorzugsweise in einem be- oder entfeuchtenden Bereich, ungleichmäßig über die Fläche der Gasdiffusionslage (la, lb) verteilt sind, wobei vorzugsweise zu einer Ecke oder zu einer Stirnseite hin eine höhere Konzentration von Strukturen gegeben ist.
11. Membran-Gasdiffusionslagen-Einheit (4), enthaltend
• eine Membran, insbesondere eine Befeuchtermembran sowie
• zumindest bereichsweise mindestens eine Gasdiffusionslage (la, lb) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an einer oder zwei Seiten der Planebene (X-Y-Ebene) der Membran (8) die Gasdiffusionslagen (la, lb) angebracht sind.
12. Membran-Gasdiffusionslagen-Einheit (4) nach Anspruch 11,
• wobei die Membran-Gasdiffusionslagen-Einheit (4) in einem Außenbereich Durchgangslöcher (7) zum Durchführen von Elementen wie Schrauben, Verspannbolzen, zur Fluidleitung oder dergleichen aufweist und
• wobei die Gasdiffusionslage (la, lb) in einem Innenbereich bis zur Befeuchtermembran reichende Perforationen (3) zur Senkung des Diffusionswiderstands in einem be- oder entfeuchtenden Bereich aufweist.
Befeuchterzelle (5), enthaltend mindestens eine Membran- Gasdiffusionslagen-Einheit (4) nach Anspruch 11 oder Anspruch 12 sowie zwei Separatorplatten (6), die sich an jeweils eine Seite einer Fläche der Planebene (X-Y-Ebene) der Membran-Gasdiffusionslagen- Einheit (4) anschließen.
Befeuchterzelle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Separatorplatten (6, 6') Kanäle (10) zum Heranführen von gasförmigen Medien an die Membran-Gasdiffusionslagen-Einheit (4) aufweisen.
Befeuchterzelle nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (10) fluidleitend mit einer Zu- oder Ableitung (10) für gasförmige Medien verbindbar sind.
Befeuchterzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass Zu- oder Ableitungen (10) für gasförmige Medien im Bereich des seitlichen Randes der Separatorplatten (6) und/oder im Bereich von Ecken der Separatorplatten (6) angeordnet sind.
Befeuchterzelle nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran-Gasdiffusionslagen-Einheit (4) über den Bereich der Zu- oder Ableitungen (10) für gasförmige Medien hinausreicht.
Befeuchterzelle nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran-Gasdiffusionslagen-Einheit (4) nicht bis in den Bereich der Zu- oder Ableitungen (10) für gasförmige Medien hineinreicht.
19. Befeuchterzelle nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Separatorplatten (6) aus Metallblech und/oder aus Kunststoff und/oder aus Metall-Kunststoff-Kompositaufbauten bestehen.
20. Befeuchterzelle nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Separatorplatten (6) Dichtanordnungen (12, 13) enthalten zum Abdichten von fluidführenden Bereichen, insbesondere im Bereich von Kanälen (7) und/oder in einem be- oder entfeuchtenden Bereich.
21. Befeuchterzelle nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der fluidführende Bereich ein be- oder ein entfeuchtender Bereich ist.
22. Elektrochemisches System (2) oder HVAC-System, enthaltend einen Stapel mehrerer Befeuchterzellen (5) nach einem der Ansprüche 13 bis 21 mit zwei Leitungssystemen, wobei ein erstes Leitungssystem zum Zuführen feuchten Gases und Abführen entfeuchteten Gases vorgesehen ist, sowie ein zweites Leitungssystem zum Zuführen trockenen Gases und Abführen befeuchteten Gases vorgesehen ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112638511A (zh) * 2018-06-08 2021-04-09 伊弗科恩有限责任公司 具有非对称或间断液体通路的模块化流系统
DE102020210644A1 (de) 2020-08-21 2022-02-24 Volkswagen Aktiengesellschaft Flussfeldeinheit für einen Membranbefeuchter

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109654616B (zh) * 2018-11-13 2021-03-16 青岛海尔空调器有限总公司 用于除湿的装置及其控制方法
DE102019123534A1 (de) * 2019-09-03 2021-03-04 Mann+Hummel Gmbh Befeuchtungseinrichtung mit Trägerplatten und Trägerplatte für eine Befeuchtungseinrichtung
DE102021134038A1 (de) 2021-12-21 2023-06-22 Ekpo Fuel Cell Technologies Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Bipolarplattenlage für eine Bipolarplatte einer elektrochemischen Einheit, Bipolarplattenlage für eine Bipolarplatte einer elektrochemischen Einheit und elektrochemische Einheit für eine elektrochemische Vorrichtung

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005105276A2 (en) * 2004-05-03 2005-11-10 Friesland Brands B.V. Device with a membrane on a carrier, as well as a method for manufacturing such a membrane
WO2009158030A1 (en) * 2008-06-25 2009-12-30 Gore Enterprise Holdings, Inc. Composite membrane and moisture adjustment module using the same
US20120070752A1 (en) * 2010-09-17 2012-03-22 Gm Global Technology Operations, Inc. Method for forming channels on diffusion media for a membrane humidifier
DE202012004927U1 (de) 2012-05-16 2013-08-19 Reinz-Dichtungs-Gmbh Befeuchter
DE102013004799A1 (de) * 2013-03-20 2014-09-25 Volkswagen Aktiengesellschaft Befeuchtungseinrichtung zur Befeuchtung von Prozessgasen sowie Brennstoffzellenanordnung umfassend eine solche
WO2015140355A1 (en) * 2014-03-21 2015-09-24 Vito Nv (Vlaamse Instelling Voor Technologisch Onderzoek Nv) Supported filtration membranes and methods of manufacturing

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6521369B1 (en) * 2000-11-16 2003-02-18 Graftech Inc. Flooding-reducing fuel cell electrode
EP1298750A1 (de) * 2001-09-27 2003-04-02 Siemens Aktiengesellschaft Brennstoffzellenblock mit Befeuchtungszellen
US8211589B2 (en) * 2005-10-04 2012-07-03 GM Global Technology Operations LLC Water transport features for diffusion media
US8048585B2 (en) * 2007-10-08 2011-11-01 GM Global Technology Operations LLC Fuel cell membrane humidifier plate design
EP2139061A1 (de) * 2008-06-25 2009-12-30 Siemens Aktiengesellschaft Membranbefeuchterzelle und Brennstoffzelleneinrichtung dieselbe enthaltend
US9203097B2 (en) * 2011-01-20 2015-12-01 GM Global Technology Operations LLC Discretely supported wet side plates
US20140306359A1 (en) * 2013-04-15 2014-10-16 GM Global Technology Operations LLC Simplified Fuel Cell Humidifier Design
DE202016100670U1 (de) 2016-02-10 2017-05-11 Reinz-Dichtungs-Gmbh Strömungsplatte für einen Befeuchter

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005105276A2 (en) * 2004-05-03 2005-11-10 Friesland Brands B.V. Device with a membrane on a carrier, as well as a method for manufacturing such a membrane
WO2009158030A1 (en) * 2008-06-25 2009-12-30 Gore Enterprise Holdings, Inc. Composite membrane and moisture adjustment module using the same
US20120070752A1 (en) * 2010-09-17 2012-03-22 Gm Global Technology Operations, Inc. Method for forming channels on diffusion media for a membrane humidifier
DE202012004927U1 (de) 2012-05-16 2013-08-19 Reinz-Dichtungs-Gmbh Befeuchter
DE102013004799A1 (de) * 2013-03-20 2014-09-25 Volkswagen Aktiengesellschaft Befeuchtungseinrichtung zur Befeuchtung von Prozessgasen sowie Brennstoffzellenanordnung umfassend eine solche
WO2015140355A1 (en) * 2014-03-21 2015-09-24 Vito Nv (Vlaamse Instelling Voor Technologisch Onderzoek Nv) Supported filtration membranes and methods of manufacturing

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112638511A (zh) * 2018-06-08 2021-04-09 伊弗科恩有限责任公司 具有非对称或间断液体通路的模块化流系统
DE102020210644A1 (de) 2020-08-21 2022-02-24 Volkswagen Aktiengesellschaft Flussfeldeinheit für einen Membranbefeuchter

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