[发明专利]加湿装置及其方法和具有这种加湿装置的机动车辆

说明书

本发明涉及一种加湿装置(1)，用于将水和/或水蒸气从第一流体流(2)传输至第二流体流(3)。为此，所述加湿装置(1)包括加湿器(4)，所述加湿器(4)包括板堆叠件(7)、分别布置在板堆叠件(7)的板堆叠件装备表面(8)的前侧上的两个壳体连接器(9、10)、以及流体通道系统(11)。对于本发明而言，重要的是，板堆叠件(7)布置在流体通道壳体(12)内。

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于传输水蒸气的加湿装置。此外，本发明涉及一种操作加湿器的方法和一种具有这种加湿装置的机动车辆。

背景技术

用于将水蒸气从一个流体流传输到另一个流体流的加湿器在汽车领域早已为人所知，并且尤其在与燃料电池的驱动相关的使用中尤为重要。为了能够在具有相对较长的使用寿命/寿命的同时提供最佳的功率输出，用于机动车辆驱动的燃料电池通常在高达80℃的温度下运行。

由于相对较高的工作温度，因为其功能性(例如当燃料电池是质子交换膜(PEM)或高分子电解质膜时)，燃料电池在汽车行驶过程中必须保持相对湿润。否则，在燃料电池中使用的膜会发生干燥。这种干燥对所使用的膜的使用寿命/寿命以及燃料电池的效率有特别负面的影响。

所周知，燃料电池之所以保持湿润，是因为传导过燃料电池的反应气体中含有足够的水分，这例如能够通过集成在燃料电池中的加湿器实现。现有技术中已知的典型加湿器(如根据DE 11 2012 000 477 T5出版物所述的用于燃料电池系统的加湿器)具有由单个板组成的板堆叠件，该板堆叠件被流体通道系统的两个或更多个流体通道穿透。流体通道在板堆叠件内布置，使得水和/或水蒸气能够从一个流体流到另一个流体流；有利地，在流体通道之间布置有不能够渗透空气但能够渗透水和水蒸气的膜板，水和/或水蒸气能够通过该膜板从一个流体流流到另一个流体流，例如，当膜板的一侧被待加湿的流体流流过，而另一侧被潮湿的流体流流过时。两个流体流通过膜板彼此流体分离，使得两个流体流不发生物质混合。

在已知的解决方案中，板堆叠件必须相对于环境密封被认为是不利的。因为流经流体通道的流体通常处于较高的工作压力下(例如相对于1013.25hPa的环境压力，可高达2.0bar)，因此，还必须以相对较大的夹紧力将板堆叠件的所有板相互夹紧在一起，以保证或提高所使用的密封剂的密封效果。在已知的加湿器中，这会导致流动阻力的增加，从而影响流动效率。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种改进的或至少是另一种用于加湿装置的实施例。

在本发明中，该目的尤其通过独立权利要求的主题实现。有利的实施方式是从属权利要求和说明书的主题。

本发明的基本思想在于减少板相互夹紧时的夹紧力，从而对板堆叠件内部的流动阻力产生积极的影响。在此，本发明利用了创新的实现方式，即所需的夹紧力取决于加湿器运行期间出现的压力梯度的大小。规则是：加湿器运行过程中的压力梯度越小，则能够选择越小的用于将板相互夹紧在一起的夹紧力。

在这种背景下，本发明提供了减小加湿装置内的压力梯度的方法。为此，加湿装置包括加湿器。加湿器具有板堆叠件、分别布置在板堆叠件的板堆叠件装备表面前侧的两个壳体连接器、以及流体通道系统。此外，板堆叠件沿其主延伸方向定义了纵向轴向。例如，纵向轴线能够定义排列方向，沿该排列方向提供相互接触地堆叠的一个或更多个或多个板或板组，所述板或板组形成板堆叠件。此外，在任何情况下，都将板堆叠件布置在加湿器的流体通道壳体内，尤其是将加湿器完全布置在该流体通道壳体内。流体通道壳体有利地是可加压的或可抽空的，使得能够自由调节流体通道壳体与其余流体通道系统之间的压差或压力梯度。例如，因此能够对相对较小的压力差或相对较小的压力梯度进行调节，使得能够选择更小的用于将板堆叠件夹紧在一起的夹紧力，从而对板堆叠件内部的流动阻力产生积极影响。这样做的优点是，加湿装置作为一个整体能够更节能地运行，并且因此更具成本效益和环境效益。