[发明专利]用于加湿器的流动板

说明书

本发明涉及一种用于加湿器(1)的流动板(22；47；52)，其在流动板(22；47；52)的两个彼此相对的平坦侧部(21、27)上具有流场(28、29)。这种加湿器具体用于加湿用于电化学系统或HVAC应用的工艺气体。传统的加湿器具有较低的性能，因为水分交换通常仅发生在紧邻水交换膜的层之间。此处提出的流动板具有多个通过开口(40、48)，其中，通过开口(40、48)设计成使得这些通过开口(40、48)到平行于流动板(22；47；52)的平坦的表面平面定向的平面上的垂直投影具有非零化的面积，使得通过通过开口(40、48)的气体至少部分地引起垂直于流动板(22；47；52)的平坦的表面平面的流场(28、29)中引导的气体的混合。通过开口(40、48)改善了加湿器的性能，因此允许更少数量的流动板，并从而实现了更轻且更紧凑的设计。

本申请涉及一种用于加湿器的流动板，其较佳地用于加湿工艺气体，并且涉及一种包括这种流动板的加湿器，例如在电化学系统中的。前述电化学系统可以是例如燃料电池系统、电化学压缩机、电解槽或类似物。除了在电化学系统领域中的应用以外，加湿器也能用于在建筑技术以及车辆中的空气管理领域中处理空气、即在总结为术语“加热、通风和空气调节”(HVAC)的领域中处理空气。

这种加湿器例如用于加湿用于燃料电池的工艺气体，燃料电池以分子氢和/或氧气或空气运行以用于发电。通常用于这种燃料电池运行的质子交换膜在温度和湿度方面要求尽可能稳定，以便增加耐久性并提高效率。因此，供应到燃料电池的工艺气体通常在加湿器中调节到期望的、稳定的湿度。这种加湿器包括流动板，流动板通常在它们的平坦侧部上设有用于引导气体的流场。流场可例如具有通道结构，其中，通道邻近水传递介质，水传递介质通常呈透水膜的形式或呈具有透水膜的膜复合物的形式。

这种组件通常设有多个堆叠的流动板，在该多个堆叠的流动板之间布置有水传递膜或具有水传递膜的膜复合物。除了水传递膜之外，膜复合物通常包含至少一个气体扩散层或GDL作为支承介质。例如，GDL可以布置在传递膜的两侧的每一侧上。GDL可以例如形成为非织造织物、织造织物或多层织物(Gelege)。膜的重要性质在于是它们是不透气的，但允许水传递膜和围绕它们的气体之间的水分交换。

例如，可以规定，在水传递膜或膜组合物的一侧上，较湿润的气体被引导通过相邻的流动板的流场，并且在水传递膜的相对侧上，较干燥的气体通过第二流动板的流场。在这种情况下，在水传递膜或膜复合物的一侧上的较湿润的气体将水分释放至膜，而在相对侧上膜将水分释放至较干燥的气体。布置在水传递膜两侧上的流场与布置在它们之间的水传递膜或者与布置在它们之间的膜复合物一起相应地形成加湿器单元。

水传递膜占生产所述加湿器的成本的较大比例，因而通常寻求最小化水传递膜的面积，并且因此在任何情况下也是最小化流动板的面积。对气体通过流动板的流场的有效引导效率因此至关重要，因为必须在尽可能最小化的交换表面上通过穿过膜传递水分可靠地设置气体的预定湿度。

在这方面，从现有技术、例如德国实用新型说明书DE 20 2014 006 480U1已知在加湿器的流动板的内部的通道的设计，其对气体的流动具有有利的影响，从而允许与水传递膜的全面的水分交换。

本发明相对于现有技术的背景解决了建立用于加湿器的流动板的问题，流动板使得能以尽可能更有效的方式经由水传递膜交换水分。

该问题通过根据权利要求1的用于加湿器的流动板和根据权利要求24的具有多个这种流动板的加湿器来解决。在从属权利要求中描述了具体的实施例。