加湿器的制作方法

de102013208877a1描述了一种加湿器，具体是用于加湿燃料电池的工艺气体的加湿器，其包括多个堆叠的、双层的流动板和布置在流动板之间的水传递膜。根据de102013208877a1的加湿器还包括具有密封珠缘(dichtungssicke)和开口的密封结构，这些开口布置在密封珠缘中并且建立板的端口开口和布置在板表面的流场之间的连接。这些密封结构相对简单且制造成本低廉，并且还确保了加湿器有效且可靠的运行。在de102013208877a1中，例如在图3a中示出了两个相邻的流动板和布置在这些相邻两个流动板之间的水传递膜的立体图。

从根据de102013208877a1的现有技术出发，本发明的目的是更进一步降低加湿器的生产和运行成本并且还进一步提高其效率。

该目的通过根据权利要求1的加湿器实现。在从属权利要求中描述了具体实施例。

因此提出了一种加湿器、具体是用于对用于电化学系统或hvac应用的工艺气体进行加湿，其包括具有多个流动板和多个水传递膜的堆叠部。流动板各自由恰好一层金属片材形成，其中在金属片材中形成与金属片材一体形成的至少一个密封珠缘，并且其在金属片材的彼此相对的平坦侧部上形成至少一条密封线。流动板和水传递膜布置成使得至多一个单层流动板布置在堆叠部的相邻水传递膜之间。此外，流动板的密封珠缘设计成使得至少一个水传递膜密封地接纳在、特别是密封地压在堆叠部的相邻流动板的面向彼此的密封线之间。因此，流动板较佳地布置和设计成使得沿着它们面向彼此的密封线，相邻的流动板彼此支承。

由于流动板各自由恰好一层金属片材形成，并且由于将流动板和水传递膜布置成使得至多一个单层流动板布置在堆叠部的相邻的水传递膜之间，与de102013208877a1中描述的加湿器相比，对于制造具有给定数量的加湿器单元的加湿器所必需的金属层的数量能显著减少。一方面，这大大降低了制造成本。另一方面，由于加湿器设计得更轻并更紧凑，并且由于与根据de102013208877a1的加湿器相比时加湿器单元的容积关于加湿器的总体积的比例显著提高，这大大提高了加湿器的效率。加湿器的这种改善是可能的，主要是由于单层流动板的密封珠缘设计成使得至少一个水传递膜密封地接纳在、特别是密封地压在堆叠部的相邻流动板的面向彼此的密封线之间。

与塑料流动板相比，此处提出的金属流动板不仅可以更便宜、而且可以显著更快地制造并且具有更高的精度。另外，由于与塑料相比较低的金属热膨胀，在加湿器运行期间流动板堆叠部中的机械应力减小，由此延长了加湿器的使用寿命。

加湿器通常包括在其间布置或夹紧流动板堆叠部的两个端板、布置在端板之间并且将堆叠部终止于端板的两个堆叠终止板、以及包括布置在堆叠终止板之间的流动板的堆叠部内部。堆叠部内部的至少两个流动板，较佳地为堆叠部内部的每隔一个流动板可以构造为彼此相同。因此，堆叠部内部较佳地包括至多两种不同构造类型的流动板。特别较佳地，堆叠部内部的所有流动板构造为彼此相同。这样，进一步简化了加湿器的制造并且进一步降低了制造成本。

堆叠部内部的构造相同的流动板的金属片材的第一和第二平坦侧部通常各自设计为不同。具体地，将堆叠部内部的构造相同的流动板布置和对准成使得堆叠部内部的相邻的构造相同的流动板交替地用它们的第一平坦侧部和它们的第二平坦侧部面向彼此。如果堆叠部内部例如仅包括构造彼此相同的流动板，则这包括将堆叠部的流动板堆叠和对准成使得它们以它们的第一平坦侧部交替地面向加湿器的第一端板和第二端板。

可以将流动板设计成使得相同的密封珠缘在金属片材的第一平坦侧部上形成第一密封线并且在金属片材的第二平坦侧部上形成第二密封线，其中，第一密封线在与相应的流动板的平面的(平坦)表面平面平行对准的投影平面上的垂直投影和第二密封线在相同投影平面中的垂直投影行进(延伸)为，使得第一密封线的投影包围第二密封线的投影，或者第二密封线的投影包围第一密封线的投影。具体地，密封珠缘或者流动板的密封珠缘的该设计，即允许在流动板的每个平坦侧部上的至少一个水传递膜被密封接纳或压紧珠缘珠缘，实现了(允许了)流动板的仅单层设计具有在重量、体积、低制造成本和加湿器的效率方面的相关优点。此处，较佳地，密封珠缘设计成使得第一和第二密封线的投影连续地、即沿着它们的整个路线彼此间隔开。

流动板、特别是堆叠部内部的流动板，每个都可以设计成使得给定流动板的第一密封线密封地支承在第一相邻板的第一密封线上，该第一相邻板例如与该流动板构造相同并且在堆叠部中与其直接相邻，并且第二密封线密封地支承在第二相邻板的第二密封线上，该第二相邻板例如与该流动板构造上相同并且在堆叠部中与其直接相邻，并且具体较佳地，是在直接相邻的流动板的密封线之间接纳至少一个水传递膜的情况下。这可以例如包括流动板，特别是堆叠部内部中的那些，每个流动板包括至少一个具有双重对称性的对称轴线。对称轴线可以垂直于或平行于流动板的平坦的表面平面对齐。还可以设想，堆叠部的相邻流动板仅关于由密封珠缘形成的密封线的路线彼此构造相同，而例如关于密封珠缘中是否存在用于引导工艺气体通过相应的密封珠缘的开口不同，特别是关于在相应密封珠缘中的这种开口的布置不同。

密封珠缘或流动板的密封珠缘可各自沿着由它们形成的至少一条密封线包括涂层。该涂层较佳地是连续的并且沿着整条密封线延伸。这可以增加密封珠缘的密封效果并且可能增加它们在堆叠方向上，即垂直于相应流动板的平坦的表面平面的弹性。

流动板可各自具有矩形形状或大致矩形形状。这可以包括流动板的角部或至少一些角部是圆形(倒圆)的。借助流动板的矩形或大致矩形形状，可以限定在交叉点处相互交叉的流动板的两条对角线。流动板的双重对称轴线然后可以例如穿过该交叉点。

流动板、特别是堆叠部内部的流动板可各自包括用于在金属片材的至少一个平坦侧部上引导气体的流场。在流场区域中，可以有针对性地并且以限定的方式沿着板表面引导气体。每个加湿器单元的水传递率因此可以增加并且进一步提高加湿器的效率。流场与金属片材较佳地设计为一体。例如，流场可包括形成到金属片材中的通道结构。

流动板也可以在金属片材的两个平坦侧部上各自包括流场。以这种方式还可以进一步提高加湿器的效率。例如，流场可各自包括通道状凹入部和将通道状凹入部彼此分开的腹板。这些可以例如设计成使得在流动板的第一平坦侧部上的流场的通道状凹入部的后侧形成在流动板的第二平坦侧部上的流场的腹板，或者反过来也能。

在流动板的两个平坦侧部上的流场区域中，流动板的金属片材还可以包括通过开口，所述通过开口在金属片材的彼此相对的平坦侧部上的流场之间建立流体连接。因此，在流动板的彼此相对的平坦侧部上的流场中的流动特性可以例如以限定的方式受到影响。具体地，可以避免水交换仅发生在靠近膜的平面之间。此外，这些通过开口可以设计成：在经由通过开口从流动板的第一平坦侧部上的流场切换到流动板的第二平坦侧部上的流场或者反过来的气体上，施加垂直于流动板的平坦的表面平面对齐的速度分量。这可以引起或改善垂直于流动板的平坦的表面平面的气体的通过混合。因此，可以经由与该流场相邻或邻接于该流场的水传递膜来增加水传递速率。例如，能将通过开口设计为使得通过开口在平行于平坦的表面平面中的投影各自具有非零的面积。在该变型中，流动板不用于不同介质在流场区域中的分离。相反，此处较佳的是，相同的介质、即待加湿的气体和在进一步的过程中经加湿的气体或者湿润气体以及在进一步的过程中低水分含量的气体在流动板的两侧上流动。这也可以称为单极构造；此处仅经由水传递膜进行气体系统的分离。

流动板可以各自设计成使得该流场和/或多个流场分别由提到的密封珠缘或多个密封珠缘中的一个包围，用于密封多个流场或用于密封该流场。

通常，流动板各自设计成使得金属片材包括通过开口，用于引导气体穿过金属片材。通常，流动板在加湿器中堆叠并对齐，使得提到的流动板的通过开口彼此对齐并且因此形成管道，这些管道在堆叠方向上延伸通过堆叠部并且各自与加湿器的气体入口或气体出口流体连接。该气体出口或气体入口通常布置在加湿器的至少一个端板上。然后，通过开口可以各自由密封珠缘或密封珠缘中的一个包围，用于密封通过开口珠缘珠缘。包围通过开口和/或流场的密封珠缘可以包括开口，这些开口在相应的通过开口和流场之间建立流体连接。替代地或附加地，包围通过开口的密封珠缘在背离相应通过开口的侧部上可具有腹板状突起，用于支承水传递膜或支承介质。

流动板可以各自设计成使得该密封珠缘或多个密封珠缘包括珠缘顶部和在珠缘顶部的两侧上形成的两个珠缘脚部。两个珠缘脚部然后在金属片材的第一平坦侧部上形成两条第一密封线，并且珠缘顶部然后可以在金属片材的第二平坦侧部上，取决于其形状，形成恰好一条第二密封线或至少两条第二密封线。有利地，至少一条第一密封线和(一条或多条)第二密封线沿着密封珠缘的整个路线行进(延伸)，使得它们形成闭合的密封线。相反，第一密封线中的第二条可包括中断部并且较佳地用于支承密封珠缘。

密封珠缘的另一个可能的实施例设想，密封珠缘具有例如粗略与平放的字母“s”的路线相应的横截面形状，或者具有布置在处于周期长度的距离处的正弦曲线的两个过零点之间的正弦曲线的周期的形状。金属片材的彼此相对的平坦侧部上的密封线然后例如沿着正弦曲线的该周期的区域中的正弦曲线的最大值和最小值行进或者在放平的字母“s”的“波腹”的区域中行进。当然，这样设计的密封珠缘还可具有与上述示例的横截面(正弦周期、放平的字母“s”)不同的横截面。例如，该密封珠缘的横截面也可部分地具有直的和/或成角度的路线。例如，通常有利的是，密封珠缘设计成至少在由其形成的密封线的区域中在横截面中部分地(分部段地)平直延伸，因此密封线各自具有非零的宽度。可以由此改善它们的密封效果并且可以提高堆叠部的稳定性。以此方式设计的并且形成闭合环的密封珠缘能设计为，例如使得其两条密封线在与平行于流动板的平坦的表面平面对准的投影平面内的投影如先前所述的那样行进，使得第一密封线的投影完全包围第二密封线的投影或反过来也是。

流动板或至少一些流动板的金属片材可由不锈钢形成。不锈钢特别稳定、能易于(机)加工并且很难腐蚀。有利地，金属片材的片材厚度为至多200μm、至多150μm、至多120μm或至多90μm。金属片材的这种薄的设计能有利地有助于加湿器的低制造成本、低重量和紧凑构造方式。此外，对于微密封、特别是密封元件的微密封，或者为了防腐蚀，流动板也可以完全或至少部分地进行涂覆，例如借助亲水或疏水涂层。

流动板可设计和布置成使得堆叠部的流动板的通过开口以对准的方式布置，并形成在堆叠方向上延伸穿过堆叠部的管道，用于引导待加湿的气体、待除湿的气体、经加湿的气体和经除湿的气体。如前所述，这些管道较佳地各自与加湿器的气体连接部流体连接。

可以设想两个水传递膜布置在堆叠部的两个相邻的流动板之间，在它们之间的所述膜封围用于接纳待加湿的气体并且在进一步过程中用于接纳经加湿的气体的第一容积。该第一容积然后较佳地分别与用于引导待加湿的气体的管道和用于引导经加湿的气体的管道流体连接。因而，封围第一容积的两个水传递膜，与相邻的流动板，各自封闭用于接纳待除湿的气体并且在进一步过程用于接纳经除湿的气体的第二容积。布置在第一容积的两侧上的这些第二容积然后较佳地分别与用于引导待除湿的气体的管道和用于引导经除湿的气体的管道流体连接。在加湿器的操作中，第一容积较佳地与压缩机流体连接，压缩机将处于压力p1下的干燥气体引入第一容积中，并且第二容积与(例如，燃料电池堆的)气体出口流体连接，其将处于第二压力p2下富含水蒸气的湿润气体引入第二容积，其中p1>p2。在较高压力p1下的干燥气体因此使第一容积膨胀(充胀)并将封围第一容积的两个水传递膜压抵相邻的流动板。布置在彼此相邻的两个流动板之间的两个水传递膜也可以是连续的水传递膜、特别是经一次折叠的水传递膜的两个部段。

较佳地为环形的间隔件可以布置在尤其是两个管道的区域中、在封闭第一容积的水传递膜之间。然后，该间隔件例如设计和布置成使得它将封闭第一容积的水传递膜在管道的区域中密封地压紧到相邻的流动板上。间隔件可包括凹部和/或开口，其各自在相应的管道和第一容积之间建立流体连接。

此处提出的加湿器的实施例示例在附图中呈现并且借助后续描述更详细地阐释。在此和在下文中，重复的特征各自设有相同的附图标记。关于后续的示例，以实施例示例的形式将多个可选特征彼此组合描述。这些单独的实施例/设计选项本身也能各自单独应用于本发明的构造，或者也能以任意的组合、也是超出各单独的实施例示例地用于本发明的构造。附图中示出：

图1a示出了具有多个加湿器单元的加湿器；

图1b示出了具有根据图1的加湿器的电化学系统；

图2a是根据现有技术的流动板的细节的平面图；

图2b是剖过根据现有技术的加湿器的剖视图；

图3a是根据本发明的一个实施例的加湿器的流动板的细节的平面图；

图3b是剖过根据本发明的一个实施例的加湿器的截面的剖视图；

图3c是根据本发明的一个实施例的加湿器的详细视图；

图4是剖过根据本发明的另一实施例的加湿器的截面的剖视图；

图5是剖过根据本发明的另一实施例的加湿器的截面的剖视图；

图6是剖过根据本发明的另一实施例的加湿器的截面的剖视图；

图7示出了剖过根据图6的加湿器的另一剖视图；

图8是剖过根据本发明的另一实施例的加湿器的截面的剖视图；

图9a是剖过根据本发明的另一实施例的加湿器的截面的剖视图；

图9b-d示出了根据图9a的加湿器的环形间隔件的实施例；以及

图10a-b是根据本发明的加湿器的单极结构的示意图。

图1a以立体图示出了具有加湿器单元3的块状加湿器1，加湿单元3沿堆叠方向2堆叠并且每个加湿单元包括至少一个流动板和水传递膜，其中加湿器单元借助于通过开口彼此连接，通过开口在堆叠方向2上对齐并且延伸进(通入)向外引导的气体连接部4、5、6、7中。气体连接部4、5、6、7通过加湿器1的端板8、9中的一个。气体入口此处设有附图标记4和5，而气体出口具有附图标记6和7。相应的气流方向表示为a、b、c、d。在此，紧邻端板8、9的堆叠终止板8a、9a在其设计方面通常与布置在加湿器内部的其余流动板不同。

堆叠在加湿器1中的单独的加湿器单元3各自具有相同的外部尺寸，从而堆叠时产生具有平坦侧表面的立方体。图1b示意性地示出了具有压缩机11、加湿器1和例如包括多个氢/氧燃料电池的燃料电池堆12的电化学系统10。将例如分子氢或分子氧或空气的待加湿的干燥工艺气体从压缩机11经由加湿器1的第一入口5馈入到加湿器1。然后，在加湿器1中加湿的工艺气体经由加湿器1的第一出口6排出到燃料电池堆12。在那里，不同工艺气体的化学能借助于多个膜电极单元转换成电能。伴随燃料电池堆12中的工艺气体的反应而产生的、含水的排出空气经由第二入口4馈送到加湿器，并且在那儿用于加湿经由第一入口5、通过水传递膜馈送到加湿器1的干燥工艺气体。该经除湿的气体经由加湿器1的第二出口7排出，例如排出到环境中。图1b的大写字母对应于图1a中同样示出的气流方向，并且结合气体连接部为此目的在本文中进行了解释。由于在燃料电池堆12中加湿的气体在燃料电池堆12中已经历了压降，因此经由入口4从燃料电池堆12馈送到加湿器1的湿润气体的压力低于干燥气体、即经由入口5从压缩机11馈送到加湿器1的待加湿的气体的压力。

图2a示出了流动板13的细节的平面图，该流动板13从现有技术中已知并且包括两层金属片材。流动板13包括通过开口14a、14b，用于引导介质通过流动板13和流场15。流场15包括通道状结构，用于沿流动板13的表面引导气体。密封珠缘16a、16b包围通过开口14a、14b，以便将通过开口14a、14b对于流动板13的外部和内部密封。密封珠缘16a中的开口17a在通过开口14a和流场15之间建立流体连接。另一密封珠缘18包围通过开口14a、14b和流场15，以便将它们与外部密封。

图2b示出了剖过包括图2a所示的流动板13类型的流动板的堆叠部20的剖视图。图2b的剖视图中的剖切平面垂直于图2a的绘图平面对齐，并且沿着图2a中所示的剖面线19行进(延伸)。在图2b的剖视图中能清楚地识别，流动板13各自包括各自例如焊接在一起的两层13a、13b。水传递膜布置在图2b所示的双层流动板13之间。

图3a示出了根据本发明的流动板25的一个实施例的细节的平面图。流动板25是来自图1a、1b的加湿器1的流动板之一。流动板25具有带圆角的矩形形状。与图2b中所示的已知流动板13相反，根据本发明的流动板25仅包括确切地为一层的金属片材。此处，它可例如是不锈钢片材。同样，用于形成流动板25的片材然而也能从其它金属或金属合金形成。形成流动板25的金属片材的厚度较佳地小于90μm。

流动板25具有通过开口26a、26b，用于引导介质通过流动板25。例如，流动板25的通过开口26a与加湿器1的其它流动板的相应通过开口对齐，并与它们形成第一管道27，用于引导待加湿的气体(参见图3b)。第一管道27在堆叠方向2上延伸穿过加湿器1并且能例如经由加湿器1的端板9上的气体入口5与电化学系统10的压缩机11流体连接。因而，流动板25的通过开口26b与加湿器1的其它流动板的通过开口可形成用于引导待除湿的气体的第二管道(未示出)。第二管道然后可例如经由加湿器1的端板9上的气体入口4能与燃料电池堆12流体连接。

在面向图3a的观察者的流动板25第一平坦侧部28处，该流动板25包括第一流场29。第一流场29包括第一通道结构，第一通道结构构造为在由第一通道结构的路线限定的方向上、沿着流动板25的第一平坦侧部28的表面引导气体。第一流场29的第一通道结构包括通道和腹板，腹板布置在通道之间并且将通道彼此分开。第一流场29的第一通道结构设计为与形成流动板25的金属片材成一体，并例如借助在冲压工具中进行冲压或通过拉深形成到该金属片材中。在流动板25的与第一平坦侧部28相对并且远离图3a的观察者的第二平坦侧部32上的第一流场29的第一通道结构形成具有第二通道结构的第二流场33，其中，第一流场29的腹板形成第二流场33的通道并且反过来也是。第二流场33用于沿着流动板25的第二平坦侧部32引导气体。

密封珠缘30a、30b围绕每个通过开口26a、26b布置，用于将通过开口26a、26b与加湿器1的外部和内部密封。密封珠缘30a、30b各自以完整的方式包围通过开口26a、26b。密封珠缘30a、30b各自设计为与制成流动板25的金属片材成一体。例如，密封珠缘30a、30b借助用冲压工具进行冲压或借助拉深形成到流动板25的金属片材中。

包围通过开口26a的密封珠缘30a在其侧面中具有开口31，开口31在通过开口26a和流场29之间建立流体连接。因此，气体可以经由开口31引导离开第一管道27、通过密封珠缘30a进入流场29中，该第一管道27由通过开口26a形成。另一密封珠缘30c沿着流动板25的边缘行进。密封珠缘30c完全包围流场29、33以及具有密封珠缘30a、30b的通过开口26a、26b，并用于将流场29、33和通过开口26a、26b对于外部密封，即相对于加湿器1的周围环境密封。

在根据图3a的细节中未明确示出的是流动板25的第三通过开口，其同样与第一流场29流体连接并且在流场29的区域中加湿的气体能经由该第三通过开口经由气体出口6馈送到燃料电池堆12，以及未明确示出流动板25的第四通过开口，其与加湿器1的其它流动板的相应的通过开口形成管道，用于馈送能经由气体出口7排出到周围环境的除湿的气体。

从图3a中的图示还可以得出的是，流动板25的金属片材在流场29、33的边缘区域中包括通过开口34，为清楚起见此处这些开口中只有单独一个设有附图标记。通过开口34在流动板25的彼此相对的平坦侧部28、32处的流场29、33之间建立流体连接。通过开口34设计成使得通过开口34在平行于流动板25的平坦的表面平面对准的平面中的垂直投影各自具有非零的面积。通过开口34的该设计促进了例如垂直于流动板25的平坦的表面平面、沿着流动板25的平坦侧部28、32引导的气体的完全混合。这可以增加加湿器1的水传递速率并因此提高其效率。流动板25的平坦的表面平面在图3a中平行于绘图平面延伸。它例如由流动板25的边缘或由制成流动板25的金属片材的未变形部段限定。

图3b示出了剖过加湿器1的内部中的部段35的剖视图，所述部段越过若干加湿器单元。图3b的剖视图中的剖切平面垂直于图3a中的绘图平面对齐，并且沿着图3a中所示的剖面线46(a-a)延伸。部段35包括流动板25类型的第一流动板、第二流动板38和水传递膜41，其中，第一流动板25、第二流动板38和水传递膜41布置成沿堆叠方向2堆叠。第一流动板25构造上彼此相同。第二流动板38构造上也彼此相同。第二流动板38与第一流动板25的区别仅在于包围流动板的通过开口的密封珠缘中的开口。具体地，包围第一管道27的第二流动板38的那些密封珠缘在其侧面中没有图3a所示的流动板25的开口31的类型的开口。否则，第二流动板38与第一流动板25相同。因此，具体地，第二流动板38也各自由恰好一层金属片材形成。

加湿器1的堆叠部的内部因此仅包括两种类型的、具有不同构造类型的流动板，具体地是第一流动板25类型的流动板和第二流动板38类型的流动板。因而大大简化了加湿器1的制造。从图3b的图示可以得出，第一流动板25和第二流动板28在堆叠方向2上交替地布置在加湿器1中。因此，在堆叠部的内部，在堆叠方向上第二流动板38中的一个在第一流动板25的每一个之后，并且第一流动板25中的一个在第二流动板38的每一个之后，等等。

水传递膜41中的一个布置在加湿器1的相邻的两个单层流动板25、38之间。换言之，加湿器1的流动板25、38和水传递膜41布置成使得仅单层流动板25、38中的至多一个(在图3b的实施例中正好一个)布置在堆叠部的两个相邻的水传递膜之间。与其中双层流动板各自布置在相邻的两个水传递膜之间的已知的加湿器相比，仅具有单层流动板的图3b中所示的布置关于加湿器的重量、制造成本以及效率方面明显具有显著优点。具体的，与具有双层流动板的加湿器相比，在具有单层流动板的加湿器的情况下，加湿器的用于接纳待加湿的气体和用于接纳待除湿的气体的总容积的比例更大，由此每单位体积的水传递速率显著增加。

在沿着剖面线46的第一部分区域47中，图3b中的流动板25、38在两个平坦侧部上各自包括流场，流场设有如流动板25的流场29、33的通道结构。在流场区域中，在水转移膜41a两侧上，气体扩散层(gdl)各自布置在水传递膜41和相邻流动板25、38之间。除了经由水传递膜41改善水传递速率之外，gdl还具体用于支承水传递膜41。

在沿着剖面线46的第二部分区域48和第三部分区域49中，这些布置在第一管道27的两侧上，流动板25、38各自包括密封珠缘，这些密封珠缘像流动板25的密封珠缘30a一样、围绕形成第一管道27的通过开口布置珠缘，用于密封这些通过开口。

在沿剖面线46的第四部分区域50中，流动板25、38各自包括另外的密封珠缘，其像流动板25的密封珠缘30c一样沿着流动板25、38的边缘行进，并且相对于加湿器1的周围环境密封加湿器1的内部。

在沿着剖面线46的位置51处，流动板25、38在它们的流场的区域中各自包括通过开口，其像于流动板25的通过开口34一样，各自在相应的流动板的彼此相对的两个平坦侧部上的流场之间建立流体连接。因此，通过流动板25(或38分别地)从一个水传递膜41到最靠近的水传递膜41形成气体空间，因此是用于接纳特定气体的容积。

相反，如前所述，仅堆叠部的每隔一个流动板在沿着剖面线46的两个位置52处包括密封珠缘的相应侧面中的开口，所述密封珠缘围绕第一导管27布置用于引导干燥气体或待加湿的气体。这因此确保了仅每隔一个气体空间经由管道27填充有干燥气体，而在它们之间的气体空间填充有湿润气体或待除湿的气体(未在图3a中示出)。因此，经由将属于加湿器单元的、彼此相邻的气体空间彼此分开的水传递膜41进行水分交换。

本发明的流动板25、38的单层设计主要是这样实现的：借助形成到相应的流动板的金属片材中的相同的密封珠缘，例如，流动板25的密封珠缘30a、30b、30c形成在金属片材的彼此相对的平坦侧部上的至少一条密封线处，其中至少一个水传递膜41密封地压紧在堆叠部的相邻流动板的彼此面对的密封线之间。因此，加湿器1的流动板25、38设计和布置成使得相邻的流动板沿其密封线支承在彼此之上。在图3b中，流动板25、38的密封区域沿着剖面线46的的位置分别标记为53、54和55。

例如，在图3b中，沿着剖面线46在部分区域49中的流动板25、38的密封珠缘设计成使得流动板25、38的各个密封珠缘在部分区域49中包括连接到珠缘侧面上的两个珠缘脚部和平面密封顶部。此处珠缘顶部和珠缘脚部各自平行于流动板的平坦的表面平面行进。图3c示出了两条第一密封线531、532在本文中各自形成在相应的流动板的金属片材的第一平坦侧部上的密封顶部的端部上，并且两条第二密封线541、542在本文中通过在金属片材的与第一平坦侧部相对的第二平坦侧部上的两个珠缘脚部形成。在区域55中，单条密封线551由半珠缘导致。因此，在金属片材的每个彼此相对的平坦侧部上的、由相同的密封珠缘形成的密封线的一部分平行于相应的流动板的平坦的表面平面各自连续地间隔开。在图3b中，在密封区域53、54中，流动板25、38的密封线各自垂直于绘图平面行进(延伸)，具体是沿着珠缘30a、30c的路线延伸。

图4示出了根据另一实施例的加湿器1内部中的截面的剖视图。再次示出了具有流动板60-65的堆叠部的细节，每个流动板由仅单层金属片材和水传递膜70-76形成。流动板60-65和水传递膜70-76交替堆叠，使得恰好一个单层流动板60-65设置在两个相邻的水传递膜之间，如图3a所示。在第一部分区域80中，流动板60-65各自包括具有通道结构的流场，通道结构形成到相应流动板的金属片材中。与图3组的示例不同，此处流动板在其侧面中包括通过开口，这些通过开口中只有一个由附图标记59明确标识。与图3a中所示的、在流场边缘处的通过开口34相比，该多个通过开口59实现了在流动板两侧的气流更佳的均匀化。在流场区域中，气体扩散层布置在水传递膜70-76的两侧上，其中，水传递膜70、76上的两个气体扩散层中在任何情况下只有一个是可见的。在流动板60-65的第二部分区域81中，密封珠缘形成到相应的流动板的金属片材中珠缘。第二部分区域81中的密封珠缘用于对由在流动板60-65中彼此对齐的通过开口形成的管道82相对于第一部分区域80中的流场进行密封。

如在图3b中，在图4中第二部分区域81中的流动板60-65的密封珠缘各自设计为使得在每个流动板60-65的第一平坦侧部上的第一密封区域53通过圆形的珠缘顶部给定，其中，在此由于两个流动板之间的圆形的珠缘顶部，其总是形成恰好一条第一密封线531，并且在与第一平坦侧部相对的第二平坦侧部上的两个第二密封区域54通过在珠缘顶部的两侧处各自连接到珠缘侧面的珠缘脚部给出。珠缘脚部的密封区域54在此同样地两者均形成恰好一条密封线，具体为第二密封线541和542。例如，流动板61、62的密封顶部面向彼此并且支承在彼此之上，其中，水传递膜72被接纳并压紧在流动板61、62的珠缘顶部之间。

类似地，流动板62、63的珠缘脚部面向彼此并且将它们支承在彼此之上，其中，水传递膜73被接纳并压紧在流动板62、63的珠缘脚部之间。

与图3b不同，在图4中所有流动板60-65设计为构造上相同。具体地，根据图4的加湿器1的堆叠部的内部中的所有流动板可以设计为构造上相同。由于仅需要一个冲压工具，因此可以更进一步降低生产加湿器的成本和持续期间。例如，构造上相同的流动板60-65可各自包括至少一个对称轴线，其具有至少双重对称性。与根据图3b的流动板25、38相反，根据图4的流动板60-65在第一部分区域80的流场中进一步不包括(任何)通过开口(参照图3b中的位置51)。

不难看出的是，各个彼此构造上相同的流动板60-65的两个平坦侧部在图4中各自不同地设计。例如，在图4中，流动板60、62、64的第一平坦侧部朝上，而流动板61、63、65的第一平坦侧部朝下。因此，在图4中，相邻的构造上相同的流动板交替地以其第一平坦侧部和第二平坦侧部面向彼此。例如，流动板61、62以它们的第一平坦侧部面向彼此，而流动板62、63以它们的第二平坦侧部面向彼此。

图5示出了根据另一实施例的加湿器1的内部中的截面的剖视图。具体地，示出了相邻的流动板83、84，其中，流动板83、84又各自由恰好一层金属片材形成。此外，示出了布置在加湿器1的相邻流动板之间的水交换膜85-87。另外，在图5的右侧部分区域中示出了气体扩散层98、99。

形成到金属片材中的流动板83、84的密封珠缘在部分区域88中各自形成为使得流动板83的密封珠缘在位置89处在其第一平坦侧部83a上形成第一密封线，并且在位置90处在其第二平坦侧部83b上形成第二密封线。因此，流动板84的密封珠缘在位置89处在其第一平坦侧部84a上形成第一密封线，并且在位置90处在其第二平坦侧部84b上形成第二密封线。流动板83、84的不同之处仅在于，与流动板84相反，流动板83在部分区域88中的密封珠缘中包括开口95、96。

流动板83、84以它们的第二平坦侧部83b、84b面向彼此，并且在位置90处沿着它们面向彼此的第二密封线支承在彼此之上。在位置90处，水传递膜86被密封地接纳，具体是被压紧在流动板83、84的面向彼此的第二密封线之间。沿着在位置89处的流动板83、84的第一密封线，流动板83、84各自支承在此处未明确示出的另外的相邻的板上，其中，水传递膜85、87又被密封地接纳在流动板83和此处未明确示出的相邻的板的密封线之间。

沿着在位置89、90处的密封线，形成到流动板83、84的金属片材中的密封珠缘在部分区域88中还包括涂层91-94，例如以弹性体的形式的涂层，所述涂层改善密封线的区域中的密封珠缘的密封性能，特别是微密封。

图6示出了根据另一实施例的加湿器1的内部中的截面的剖视图。具体地，示出了相邻的流动板100、101，其中，流动板100、101又各自由恰好一层金属片材形成。此外，示出了布置在加湿器1的相邻的流动板之间的水交换膜102-104。另外，在图6的右侧部分区域中示出了气体扩散层98、99。形成到流动板100、101的金属片材中的密封珠缘在部分区域105中各自包括半珠缘105a和连接到半珠缘105a的完整珠缘105b。

因此，流动板100、101在其平坦侧部100a、100b、101a、101b中的每一个上包括三条密封线。在它们彼此远离的第一平坦侧部100a、101a处，流动板100、101在位置106、108、108'处包括密封线，并且在它们面向彼此的第二平坦侧部100b、101b处，流动板100、101在位置107、107'、109处包括密封线。在流动板100、101之间压紧水传递膜103情况下，流动板100、101沿着它们面向彼此的密封线在位置107、107'、109处的支承在彼此之上。在流动板100、101之间压紧水传递膜103情况下，流动板100、101沿着它们彼此远离的密封线在位置106、108、108'处支承在此处未示出的相邻板上。与流动板100、101相邻的相邻板例如在图7中示出。

图8示出了根据另一实施例的加湿器1的内部中的截面的剖视图。具体地，示出了堆叠的流动板110-115，其中，流动板110-115再次分别由恰好一层金属片材形成。还示出了分别布置在相邻的流动板110-115之间和流动板115下方的水交换膜120-126。部分区域127、128中的密封珠缘各自在位置129-132处设有密封线。例如，流动板110-115的流场布置在部分区域133中，并且具体较佳地在流动板110-115的两侧上。

部分区域127中的密封珠缘用于密封用于引导干燥气体的管道134，而部分区域128中的密封珠缘用于密封用于引导湿润气体的管道135。在部分区域127中，流动板111、113、115的密封珠缘各自包括开口，其在部分区域133中建立这些流动板的流场和用于引导干燥气体的管道134之间的流体连接。因此，干燥气体在流动板111、113、115的两个表面上流动，并经由水交换膜120-126在此吸收水分。相反，在部分区域128中，流动板110、112、114的密封珠缘各自包括开口，其在部分区域133中建立这些流动板的流场和用于引导湿润气体的管道135之间的流体连接。因此，湿润气体在流动板110、112、114的两个表面上流动，并经由水交换膜120-126在此释放水分。这样，在水传递膜120-126之间的加湿器单元在堆叠方向2上交替地馈送有湿润气体和干燥气体，从而经由水传递膜120-126可以进行水分交换。

最后，可以看出，图8中的流动板110-115都构造上相同地设计，但是在它们的定向(对准)上交替布置。例如，在图8中，能借助将流动板110、112、114关于相应的流动板的垂直于绘图平面的对称轴线各自旋转180度来将每个流动板110、112、114的定向带动到分别与它们相邻的流动板111、113、115的定向中。构造上相同的流动板110-115因此又交替地以它们的第一和第二平坦侧部面向彼此。因此，图8中所示的实施例示例的完整构造与根据本发明的前述实施例一样是单极的。

图9a示出了根据另一实施例的加湿器1内部中的截面的剖视图。具体地，示出了堆叠的流动板200-203，其中，流动板200-203再次各自由恰好一层金属片材形成。还示出了水交换膜210-217，水交换膜布置在相邻的流动板200-203之间，并且每个流动板相对于彼此界定加湿器1的相邻加湿器单元。在部分区域218、219中的密封珠缘各自在金属片材的每一侧上包括密封线，具体地在位置220、221和222、223处。例如，流动板200-203的流场布置在部分区域224中，并且具体较佳地在流动板200-203的两侧上。

由在流动板200-203中的通过开口形成的并且用于引导湿润气体的管道225，借助在部分区域218、219中密封珠缘，与部分区域224中的流场并且相对于加湿器1的周围环境密封。部分区域219中的密封珠缘中的开口允许对每隔一个气体空间计量馈送湿润气体。这些气体空间是那些由水传递膜210和211；212和213；214和215以及216和217封围的气体空间。剩余的气体空间与用于引导干燥气体或待加湿的气体的供应管道226流体连接，用于馈送干燥气体。这些气体空间是那些由水传递膜211和212；213和214以及215和216封围的气体空间。

具体地，根据图9a的加湿器1与先前所述实施例示例的不同在于，流动板200-203和水传递膜210-217堆叠成使得水传递膜210-217中的恰好两个布置在相邻的两个流动板之间。在部分区域218、219中，水传递膜210-217中的两个因此被密封地压紧在相邻流动板的密封珠缘的面向彼此的密封线之间。

用于引导干燥气体的管道226经由布置在管道226的区域中的环形间隔件230-232相对于用于接纳湿润气体的加湿器单元进行密封，并且环形间隔件230-232将各自封围用于接纳干燥气体、即待加湿的气体的容积的成对的水交换膜密封压紧到相邻的流动板200-203上。环形间隔件230-232各自包括开口230a-232a，这些开口各自在用于引导干燥气体的管道226和用于接纳干燥气体或待加湿的气体的容积之间建立流体连接，所述容积由水交换膜210-217封围。

用于引导湿润气体的管道225经由气体入口4与燃料电池堆12流体连接。用于引导干燥气体的管道226经由气体入口5与压缩机11流体连接。由于来自压缩机11的干燥气体的压力，与湿润气体相比所述压力更高，由水交换膜210-217包围并且与通道226流体连接的用于接纳干燥气体的容积在电化学系统10运行时自动膨胀，并因此被压紧在相邻的流动板上。

图9b、9c、9d示出了图9a所示的环形间隔件230的不同实施例。根据实施例，环形间隔件230可包括例如在环形表面中的开口230a、在环形间隔件的表面上的圆形凹部230b或成角度的(倾斜)凹部230c，用于在用于引导干燥气体的管道226和由水交换膜210-217包围的、用于接纳干燥气体的容积之间建立流体连接。

图10a和10b以极大地示意性的示图清楚地示出了根据本发明的加湿器的单极结构。在此，图10a表示在图3至图8中示出的构造，每一个具有在彼此相邻的两个水交换膜41之间的单层流动板25、38。干燥气体，即待加湿的气体(“d”)以及在进一步过程中经加湿的气体在流动板25的两侧上流动湿润气体，即释放水分的气体(“w”)以及在进一步过程中具有降低的湿度的气体在流动板38的两侧上流动各流动板可以构造上相同地设计，但是以由镜像反转的图案表示的不同的定向安装。

图10b示出了图组9的实施例示例的构造。该构造与图10a的构造不同在于：代替于流动板25，只存在一个间隔件230，所述间隔件不在其余构造的整个表面上延伸。