[发明专利]用于对燃料电池供应再循环反应气体的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对燃料电池供应再循环反应气体的装置，其包括加湿器，所述加湿器具有用于待加湿的所述反应气体的第一入口和用于水分载体的第二入口。

背景技术

这种装置通常是已知的。在例如聚合物电解质膜燃料电池(PEM电池)的类型的燃料电池的情况中，为了获得最大程度的效率，需要永久加湿燃料电池膜。通过对供应给燃料电池的气体添加水来进行加湿，添加通过加湿器来进行。为了达到最佳的效率以及可控制水分的传输，对于加湿器，需要均匀的供应气流。为此，在加湿器的前面经常连接有气体输送设备。然而，气体输送设备波动地运行，使得加湿器的供应气流不可能是均匀的。并且，气压波动可导致过快地磨损和开裂。经常地，对于加湿器，只有限定量的结构空间可用，这频繁导致不利的，例如倾斜或者不对称的供应气流。

发明内容

本发明基于提供一种装置的目标，在所述装置的情况下，可改善加湿器的供应气流。

为了达到该目标，过滤器装置被预先连接到第一入口和/或者第二入口。过滤器装置具有颗粒过滤器的形式，例如，非无纺材料，并且形成气压均衡器，所述气压均衡器可使气流平稳。这种装置在移动应用的情况中特别地具有优势，因为移动燃料电池动态地工作并且因此可导致气压变化；对于紧密固定设备也是同样的。预连接的气体输送设备的可能的气压波动在过滤器装置中被削弱。通过对加湿器平稳供应气流，改善了水分的传输，使得能够满足小的结构空间的要求。过滤器装置可示例为线网、织物、穿孔格或者膜片。这些设备除了对于过滤器装置具有支撑效果外，还改善了气流。优选，所述过滤器装置具有颗粒过滤器的形式。这用于过滤那些能够导致加湿器过快地磨损和开裂或者效率损失的颗粒。在这种情况下，一方面，在阴极侧供应给燃料电池作为反应气体的环境空气被净化，另一方面，形成水分载体的阴极废气也能被净化。所述阴极废气可能包括来自燃料电池的污染物，其被保留在过滤器装置中，使得将净化的阴极废气供应给加湿器。

所述过滤器装置可包括化学过滤器。化学过滤器可过滤例如酸性和/或者碱性气体，以及防止通过损害性气体的影响造成所述加湿器和燃料电池的过快地磨损和开裂。

所述过滤器装置可包括活性碳层。过滤器装置则包括颗粒过滤器和活性碳过滤器，它们可组合成一个过滤器单元。该进一步的过滤器装置可包括活性碳层。在这种情况下，根据配置，活性碳形成吸附过滤器和/或者吸收过滤器。活性碳适合于过滤各种不同的化学成分和颗粒。并且，替代或者除了活性碳，也可在所述过滤器装置中提供其他的吸附剂。它们可通过物理吸附和/或者化学吸附发挥作用。例如，浸渍碳、二氧化硅、硅铝酸盐、氧化铝或者离子交换器都是可以考虑的。

所述过滤器装置可包括精细过滤器。通过精细过滤器，可从待净化的介质中滤出微细颗粒和液体成分。活性碳层可连接到精细过滤器下游，也可保留活性碳颗粒。

所述过滤器装置可包括静电效应过滤器层。可通过具有较低气压损失的静电效应过滤器材料来过滤微细颗粒。作为静电互作用的结果，相比于不带电的过滤器材料，可将孔形成为更大而具有同样的过滤器性能。过滤器介质可在气流中通过简单的装置来设置，并且可容易地被替换。

加湿器可具有膜加湿器的形式，在膜加湿器的情况下，湿气流和待加湿的气流通过可渗透水的膜分隔开。原则上，水分的传输可通过毛细管力或者扩散力来进行。两种机制对于污染物都是敏感的。在通过膜的传输中，膜的界面现象非常重要。这些都会被表面污染物影响，例如，在污染物上，膜的亲水性和润湿性会改变。孔也可能被颗粒阻塞。功能组可能被污染物或者有害物质阻碍。在膜加湿器的情况下，有利地是，阴极侧的含水废气可用于加湿，使得可省略再单独供应水。此外，作为该流设计和所述加湿器的包围膜的结果，在该过滤器装置组合中，可获得改善的噪音降低效果。在其他实施例中，加湿器可具有喷雾加湿器的形式。由于阳极气体与氧气，例如空气中的氧气反应，如果进行阳极气体的加湿，喷雾加湿器是有利的。在喷雾加湿的情况下，通过例如利用喷嘴喷射液体水来进行加湿。来自阴极废气的冷凝水可用作所述水。当使用液态水时，特别是使用来自阴极废气获得的水时，需要先进行净化，因为污染物可能导致喷嘴被阻塞。在加湿从环境空气中形成的阴极气体时，也需要净化，因为来自环境空气的污染物可能沉积在喷嘴上，导致加湿器的运行干扰。