一种燃料电池系统的增湿器的制作方法

1.本实用新型涉及一种燃料电池的技术领域，特别是涉及一种燃料电池系统的增湿器的技术领域。


背景技术：

2.燃料电池是一种通过与氧或其它氧化剂进行化学反应将燃料的化学能转化为电能的发电系统。典型地，氢是最常见的燃料，但碳氢化合物例如天然气和类似甲醇的醇类有时也可被用做燃料。
3.燃料电池系统典型地包括电池堆，电池堆包括多个形成发电组件的单个的燃料电池，每一个具有允许电荷在燃料电池的两侧移动的阴极和阳极。燃料电池系统还包括给燃料电池的阴极供应空气的空气供应设备和给燃料电池的阳极供应氢的氢气供应设备。这里，高温和润湿的空气从燃料电池的阴极排出。
4.此外，燃料电池系统也包括将从空气供应设备供应的空气进行增湿的增湿器，其中广泛使用的一种类型叫膜增湿器。传统地，膜增湿器被分成干侧和湿测。从燃料电池的阴极排出的空气进入到增湿器的湿测。湿空气通过特殊的膜材料，将水分转移到干侧，从而增湿空气供应设备出来的空气，将其供应到阴极。一般地，膜管被装在若干个模块里面，并集成到增湿器当中。膜管内部流通干气，外部流通湿气。
5.在现有的增湿器外壳无法更改的情况下；现有的干气一般通过一个倾斜的型线后通入模块的一端，同时模块的口径大小均一致，且均布阵列；但是通过仿真和实际测试可得，前侧的模块干气进量较少，后侧的模块的干气进量较多，导致整个增湿器的干气流场不均匀。
6.另外，现有的湿气则是通过由多个并列的模块的间隙前方进入，再经过模块的侧窗口进入至模块内；此时，前侧的模块的侧窗口的湿气进量少，后侧的模块的侧窗口的湿气进量较多，导致整个增湿器的湿气流场不均匀。


技术实现要素：

7.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种燃料电池系统的增湿器，用于解决现有技术中在增湿器外壳无法更改情况下难以保持增湿器内部湿气和干气的流场均匀的问题。
8.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种燃料电池系统的增湿器，包括：
9.增湿器壳体，所述增湿器壳体沿对角线方向两侧设有干气进口道和干气出口道；所述增湿器壳体的沿左右方向的一侧壁分别设置湿气进口和湿气出口；
10.多层的膜管组件层，多层所述膜管组件层设于所述增湿器壳体内；每一层所述膜管组件层包括多个膜管组件；多个所述膜管组件层沿所述增湿器壳体的厚度方向堆叠；每一个所述膜管组件包括管部和多根膜管；多根所述膜管沿所述管部轴向密集地设于所述管
部内；所述膜管的两端均分别连接所述干气进口道和所述干气出口道；所述管部与所述湿气进口和所述湿气出口连通；不同层的所述管部的尺寸不同；
11.两固定部，两所述固定部设于所述多层膜管组件层的两侧，并且所述固定板的两端分别连接所述增湿器壳体的左右方向的两侧壁。
12.优选地：远离干气进口道的所述管部的尺寸大于靠近所述干气进口道的所述管部的尺寸。
13.优选地：所述管部的侧面设有多个矩形阵列开口。
14.优选地：靠近所述湿气进口的所述管部的开口数量大于远离所述湿气进口的所述管部的开口的数量。
15.优选地：所述干气进口道和所述干气出口道均设置有一个倾斜侧壁，所述倾斜侧壁的型线方向由出口至入口逐渐朝向所述管部的轴向。
16.如上所述，本实用新型的一种燃料电池系统的增湿器，具有以下有益效果：
17.本实用新型的增湿器外壳无法更改情况下，通过对增加器管部的尺寸和结构改进，能够能够保持增湿器内部湿气和干气的流场均匀，提升增湿器的加湿效率。
附图说明
18.图1显示为本实用新型的一种燃料电池系统的增湿器的立体图；
19.图2显示为本实用新型的一种燃料电池系统的增湿器的壳体以及其内的多个管部的侧面图；
20.图3显示为本实用新型的一种燃料电池系统的增湿器的剖视图；
21.图4显示为本实用新型的一种燃料电池系统的多个管部的立体图。
22.元件标号说明
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增湿器壳体
[0024]
11
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干气出口道
[0025]
11a
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倾斜侧壁
[0026]
12
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干气进口道
[0027]
13
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湿气进口
[0028]
14
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湿气出口
[0029]
21
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膜管组件层
[0030]
211
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膜管组件
[0031]
211a
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管部
[0032]
212
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开口
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固定部
具体实施方式
[0034]
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
[0035]
请参阅图1至图4。须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型
可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
[0036]
如图1所示，本实用新型提供一种燃料电池系统的增湿器，包括：
[0037]
增湿器壳体1，增湿器壳体1沿对角线方向两侧设有干气进口道12和干气出口道11；增湿器壳体1的沿左右方向的一侧壁分别设置湿气进口13和湿气出口14；
[0038]
多层的膜管组件层21，多层的膜管组件层21设于增湿器壳体1内；每一层膜管组件层21包括多个膜管组件211；多个膜管组件层21沿增湿器壳体1的厚度方向堆叠；每一个膜管组件211包括管部211a和多根膜管；多根膜管沿管部211a轴向密集地设于管部211a内；所有膜管的两端均分别连接干气进口道12和干气出口道11；管部211a与湿气进口13和湿气出口14连通；
[0039]
两固定部3，两固定部3设于多层膜管组件层21的左右方向的两侧，并且固定部3的两端分别连接增湿器壳体1的前后方向的两侧壁。
[0040]
本实用新型通过设置的所有中空的膜管来执行对干气b的输送；干气b会由干气进口道12进入，随后进入至中空的膜管中，再由干气出口道11出去；与此同时，湿气a会由湿气进口13进入，再进入至管部211a内；由于膜管表面设置的细微孔径仅能水分子通过，因此湿气a的水分子会经由细微孔径进入至中空的膜管中，从而湿润干气b。
[0041]
由于干气b进入干气进口道12后，经过干气进口道12的通道进入的各个管部211a的分布不均，导致一部分的管部211a内存在的过多的干气，而另一部分的管部211a存在较少量的干气b；为了使得干气流场分布更均匀，对前后不同位置的管部211a作出不同尺寸的调整，从而使得干气b的流场分布更均匀。
[0042]
由于设置的干气b一般会较多在干气进口道12的深处，如图2所示，因此现设置远离干气进口道12的管部211a的尺寸大于靠近干气进口道12的管部211a的尺寸，从而实现对干气b流场分布更均匀。
[0043]
由于湿气a一般通过管部211a的侧面进入至管部211a，为了实现对管部211a的侧面的连通处的集中开设，现在于管部211a的侧面设有矩形阵列的开口212。
[0044]
在管部211a的尺寸相同的情况下，湿气a一般集中在靠近湿气进口13的深处(即远离入口处位置)，因此需要将该湿气a更多地运送至管部211a内；因此，靠近湿气进口13的管部211a的开口212的数量大于远离湿气进口13的管部211a的开口212的数量。
[0045]
为了对干气b进行导向，从而干气b顺利流至膜管内，并且干气b能从膜管顺利流出，减少扰流；现于干气进口道12和干气出口道11均设置有一倾斜侧壁11a，倾斜侧壁11a的型线方向由出口至入口逐渐朝向管部211a的轴向。
[0046]
综上所述，本实用新型通过设置尺寸大小不一的管部211a来适应不同位置处的干气流量，从而使得干气b的流场更均匀；同时，通过在不同位置的管部211a设置不同数量的开口212实现对湿气a流量分配，使得湿气a的流场更为均匀。另外，为了对干气b进行导向，使得干气进口道12和干气出口道11均设置有一倾斜侧壁11a，使得倾斜侧壁11a的型线方向
由出口至入口逐渐朝向管部211a的轴向。
[0047]
所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0048]
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。