[发明专利]尤其用于燃料电池的加湿装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种尤其用于燃料电池的加湿装置，具有叠摞单元，它含有多个透水蒸气的薄膜，它们平行且相互间隔地设置，其中所述薄膜固定在上下叠摞的支承框架上。

背景技术

例如在EP 1 261 992 B1中描述了一个加湿装置，按照该专利加湿装置附属于燃料电池并且用于，使输送到燃料电池的空气流富含水分。该加湿装置具有透水蒸气的薄膜，它夹紧在框架部件之间，其中在不同水分含量的空气流之间通过薄膜要进行水分交换，不同水分含量的空气流通过框架部件中的空隙导引，这些空隙垂直于薄膜平面延伸。

发明内容

本发明的目的是，给出一个结构上简单构造的加湿装置，通过它使空气流富含水分并且含有多个透水蒸气的薄膜，它们设置在支承框架里面。

这个目的按照本发明通过独立权利要求的特征得以实现。从属权利要求给出适宜的改进方案。

借助于按照本发明的加湿装置可以使流动空气富含水分。所述加湿装置具有至少一叠摞单元，后者具有多个透水蒸气的薄膜，它们平行且相互间隔地设置。要富含水分的进气沿着薄膜的一个侧面流动。沿着薄膜的对置侧面流动排气，它通过透水蒸气的薄膜给出水分。所述薄膜分别在两个上下叠摞的支承框架之间延伸并且在边缘夹紧在支承框架之间。所述支承框架包括薄膜上下叠摞并且形成叠摞单元。所述支承框架可以相互连接。

通过富含水分的空气流达到所需的最小水分含量。所述加湿装置最好用于燃料电池，在其中以电化学反应在使用富含水分的流动空气的条件下产生电流。所述加湿装置的薄膜对于水蒸气是通透的，但是对于空气不通透，由此通过薄膜仅仅产生较高水分的空气流与较低水分的空气流的水交换，空气流作为进气输送到燃料电池。所述叠摞单元必要时可以具有更大量的薄膜包括支承框架。所述加湿装置必要时可以容纳在外壳里面，具有多个叠摞单元里面。

作为另一使用可能性例如考虑在封闭的空间或者小房间里面、例如在飞机或汽车里面对于富集的呼吸空气使用加湿装置。在工业中废气流去湿时同样可以使用所述加湿装置。

所述薄膜分别设置在两个支承框架之间，其中在每个薄膜的第一侧面上形成进气流路径，并且在对置的侧面上形成排气流路径。不仅对进气流路径而且对排气流路径在支承框架里面附设流体孔，通过它们分别流入进气或流出排气。所述流体孔由两个支承框架限制，对支承框架附设位于其间的薄膜，并且流体孔平行于薄膜平面延伸。所述进气流路径和排气流路径相互间错开角度地延伸，因此这些流体路径交叉。

这个结构的优点是，所述流体孔与进气流路径具有相同的取向，由此使进气流在通过流体孔溢出时在平行于薄膜的平面中没有方向变化。这适宜地不仅适用于进气流的流入孔，而且适用于流出孔。

所述排气流路径与其从属的流体孔位于相同的取向，由此在平行于薄膜的平面中流动时无需改变方向。对于排气流也适宜的是，不仅流入孔而且流出孔在对置的支承框架侧面部位上位于与排气流相同的取向上，由此既无需在流入到叠摞单元里面时，也无需从叠摞单元流出时在平行于薄膜的平面中改变方向。因为在平行于薄膜的平面中不发生或者至少减少方向变化，因此通过加湿装置的流阻也降低。

所述流体孔位于外部的支承框架里面，其中由于用于进气和排气的流体路径角度错开地布置，所述叠摞单元在相互间角度错开地布置的侧面上被进气和排气通流。这易于连接在管道系统或流体系统上。

原则上可以使进气流以及排气流的至少一流体孔分别完全或部分地只加入到一个支承框架里面。例如不仅用于进气流的流入孔而且流出孔都加入到一个支承框架里面，而不仅用于排气流的流入孔而且流出孔都可以加入到第二支承框架里面。但是原则上也能够实现这样的结构，其中各不同的支承框架也部分地限制进气流和/或排气流的至少一流体孔。

固定在两个支承框架之间的薄膜有利地形状锁合地夹紧在支承框架之间。在此，在第一支承框架上的第一形状锁合部件形状锁合地嵌接在第二支承框架上的第二形状锁合部件里面，其中所述薄膜夹紧在第一与第二形状锁合部件之间。在第一和第二支承框架上的形状锁合部件例如按照槽-榫原理构成并且包括在一个支承框架里面的槽，在其中嵌入另一支承框架上的凸起，其中所述薄膜被凸起夹紧在槽里面。最好在支承框架中的两个对置侧面上以相同的方式实现薄膜夹紧。在角度错开的侧面部位上所述薄膜适宜地同样形状锁合地夹紧在支承框架之间，优选以相同的方式。通过在支承框架上的角度错开的侧面上不同地定位流体孔实现在薄膜顶面或底面上入流薄膜。通过形状锁合的夹紧也适宜地实现流体密封的密封。