专利名称：水蒸汽转移装置的制作方法
技术领域：
本公开涉及一种水蒸汽转移设备，并且更具体地涉及一种用于在燃料电池系统中使用的水蒸汽转移装置。
背景技术：
燃料电池系统正越来越广泛地在各种不同的应用场合中被用作电源。例如，已经提出将燃料电池系统用于机动车辆中以代替内燃机。燃料电池系统还可以被用作建筑物和住宅中的固定发电厂，摄像机、计算机中的便携电源等。通常，燃料电池系统包括被设置为燃料电池堆的多块燃料电池以产生电力，用于给电池充电或者给电机供电。一种典型的燃料电池被称为质子交换膜(PEM)燃料电池，其将燃料(例如氢气)和氧化剂(例如氧气)相组合以生成电力和水。氧气通常由空气流提供。为了在所需的效率范围内工作，应该保持燃料电池的质子交换膜中足够的湿度。足够的湿度可以令人满意地延长燃料电池中交换膜的有效寿命并且保持所需的工作效率。作为燃料电池系统的一部分，水蒸汽转移(WVT)设备可以被用于给进入燃料电池堆中的空气流加湿。WVT设备将水蒸汽从来自于燃料电池堆的排气流转移至进入燃料电池堆的进气流。这通常可以通过使用只允许水蒸汽从中经过的水蒸汽转移膜来实现。该膜通常被永久性地连接至控制气流的被称为分离部分的扩散介质层。Skala的公开号为2009/0092863的美国专利申请中公开了一种用于燃料电池系统的示范性WVT设备，因此通过引用将其全部的公开内容并入本文。Skala介绍了一种用于WVT设备的面板，具有由扩散介质构成的顶层以及由扩散介质构成的底层。基本为平面的细长带状物阵列被设置在顶部扩散介质层和底部扩散介质层之间以构成WVT设备中的单块面板。膜被粘接至顶部扩散介质层和底部扩散介质层中的至少一者。作为燃料电池系统的一部分，WVT设备可以被用于给进入燃料电池堆中的空气流加湿。已知可以将WVT设备组装在壳体内，并且将WVT装置装入燃料电池系统的燃料电池模块例如下端单元(LEU)中。WVT具有流过其中的干气流和湿气流。干气流是流至燃料电池系统阴极入口的空气流，并且通常是借助压缩机从大气中抽入。干气流可以具有最小的相对湿度以及大约为二十一个百分点(21%)的氧气含量。湿气流通常来自于燃料电池堆的阴极出口，高度潮湿并且仅含很少量的氧气或者根本不含氧气。具体的相对湿度和氧气含量取决于燃料电池堆的工作状态。干气流的压力通常高于湿气流，具体的压力则取决于通过燃料电池系统中模块化流道的压降以及在给定的工作状态下燃料电池堆两端的压降。利用WVT设备中的膜保持干气流和湿气流分离，该膜允许水蒸汽从湿气流通过到达干气流而不允许气体例如氧气通过(也就是说干气流被加湿但氧气含量不会减少)。为了让WVT设备有效运行，湿气流和干气流都必须被密封至它们在燃料电池模块内的配合部件。干气流泄漏会导致输送至燃料电池堆的氧气反应物的损失，并且需要通过压缩机额外输入空气，这将降低燃料电池系统的效率。湿气流泄漏会导致被加湿的空气绕过WVT设备， 并且被向外倾泄或者排出。湿气流泄漏会导致可供用于转移至干气流的水蒸汽变少。
已知的设计方案试图使用弹性体密封件为干气流和湿气流提供充分的流体紧密密封。在大多数情况下，湿气流和干气流的密封面是彼此垂直的。这就会引发一些问题例如需要保持WVT装置和燃料电池模块中的配合部件之间的精密公差，目的是为了保持目标密封压力。由于安装期间的密封件摩擦，因此难以将WVT装置安装到燃料电池模块内也是公知的。尽管也可以改变弹性体密封件的压力以在WVT装置四个密封面中的两个密封面内获得充分的密封，但是很难改变WVT装置中另外两个密封面内的压力。对于WVT装置存在持续的需求简化到燃料电池模块内的安装，避免在WVT装置所需的密封面内使用压紧密封，并且使WVT装置端板两端的压差最小化。优选地，WVT装置与常规装置相比需要的构件更少并且具有更少的部件数量，而且对于与燃料电池模块的装配接口允许更大的公差。
发明内容
根据本公开，出人意料地公开了一种WVT装置，简化了到燃料电池模块内的安装， 避免在WVT装置所需的密封面内使用压紧密封，使WVT装置端板两端的压差最小化，与常规装置相比需要的构件更少且具有更少的部件数量，而且对于与燃料电池模块的装配接口允许更大的公差。本公开采用的密封方法中不需要对湿气流进行气密密封。利用通过在WVT设备和壳体的接口处包含部件而形成的曲折旁路路径使得绕过WVT设备的湿气流量被最小化，这就导致沿旁路路径流动的湿气流在接口处的压降增大。曲折旁路路径可以被设计为最小间隙部件，或者可以包括接近于零间隙的部件以有助于形成压降。接近于零间隙的部件可以通过使用具有挠性凸肋或刷状部件的端板获得。另外，通过包括偏置部件增强对部件几何形状的利用以在安装过程期间偏置最终的WVT位置，由此进一步增加压降。WVT设备在安装期间的偏置可以通过使用弹簧元件在壳体内偏置WVT设备而实现。可选方案包括利用几何形状、重力和气压中的至少一种来实现类似的偏置效果。在一个实施例中，一种水蒸汽转移装置包括至少一台水蒸汽转移设备，具有多块被设置用于接收湿气流的湿面板以及多块被设置用于接收干气流的干面板。湿面板和干面板在堆内交替排列并通过水转移膜彼此分离。水蒸汽转移设备允许将水分从湿气流转移至干气流。水蒸汽转移设备被设置在一对端板之间。每一块端板都具有多根向外延伸的凸肋。 水蒸汽转移设备和端板被设置在壳体内。壳体具有形成在其中的一对湿气流孔和一对干气流孔。湿气流孔与水蒸汽转移设备的湿面板相连通。干气流孔与水蒸汽转移设备的干面板相连通。壳体进一步包括邻近干气流孔形成的多条通道。通道与湿气流孔流体连通。端板的向外延伸的凸肋与通道相配合以在壳体的湿气流孔之间界定出曲折的旁路流动路径。在另一个实施例中，水蒸汽转移装置进一步包括一对弹性体密封件。其中一个弹性体密封件被设置在壳体中的每一个干气流孔内。弹性体密封件与端板和水蒸汽转移设备邻接，并防止干气流泄漏进入湿气流内。端板还包括至少一个弹簧元件，被设置用于将端板的凸肋向形成在壳体内的通道一侧偏置。凸肋和通道之间的间隙被最小化，并且曲折的旁路流动路径两端的压差相对于水蒸汽转移设备两端的压差被最大化，以由此促进湿气流流过水蒸汽转移设备。在进一步的实施例中，凸肋和通道具有对应的楔形楔头形状以允许将每一根凸肋都靠在每一条通道 的表面上。方案1 一种水蒸汽转移装置，包括
至少一台水蒸汽转移设备，具有多块被设置用于接收湿气流的湿面板以及多块被设置用于接收干气流的干面板，所述湿面板和所述干面板在堆内交替排列并通过水转移膜彼此分离，所述至少一台水蒸汽转移设备允许将水分从湿气流转移至干气流；
一对端板，所述至少一台水蒸汽转移设备被设置在所述一对端板之间，每一块端板都具有多根向外延伸的凸肋；以及
壳体，具有形成在其中的一对湿气流孔和一对干气流孔，所述至少一台水蒸汽转移设备和所述端板被设置在所述壳体内，所述湿气流孔与所述至少一台水蒸汽转移设备的湿面板相连通，并且所述干气流孔与所述至少一台水蒸汽转移设备的干面板相连通，所述壳体进一步包括邻近所述干气流孔形成并且与所述湿气流孔流体连通的多条通道，端板的向外延伸的凸肋与通道相配合以在所述壳体的湿气流孔之间界定出曲折的旁路流动路径。方案2 如方案1所述的水蒸汽转移装置，进一步包括一对弹性体密封件，其中一个弹性体密封件被设置在壳体中的每一个干气流孔内，弹性体密封件与端板和所述至少一台水蒸汽转移设备邻接，并防止干气流泄漏进入湿气流内。方案3 如方案2所述的水蒸汽转移装置，其中所述弹性体密封件包括具有与凸肋的截面形状基本相同形状的翼片。方案4:如方案3所述的水蒸汽转移装置，其中所述弹性体密封件的翼片与所述端板的凸肋邻接。方案5 如方案1所述的水蒸汽转移装置，其中所述凸肋和所述通道之间的间隙被最小化，并且曲折的旁路流动路径两端的压差被最大化，以由此促进湿气流流过所述至少一台水蒸汽转移设备。方案6 如方案5所述的水蒸汽转移装置，其中在所述凸肋和所述通道之间基本上没有间隙。方案7 如方案5所述的水蒸汽转移装置，其中所述端板包括至少一个弹簧元件， 被设置用于将端板的凸肋向形成在所述壳体内的通道一侧偏置。方案8 如方案7所述的水蒸汽转移装置，其中所述至少一个弹簧元件与所述壳体内部邻接。方案9 如方案7所述的水蒸汽转移装置，其中所述至少一个弹簧元件被设置在每一块端板的末端处。方案10 如方案9所述的水蒸汽转移装置，其中每一块端板设有所述弹簧元件的末端邻近所述水蒸汽转移设备的相同侧。方案11 如方案9所述的水蒸汽转移装置，其中所述至少一个弹簧元件与每一块端板形成为整体。方案12 如方案11所述的水蒸汽转移装置，其中所述至少一个弹簧元件是板簧。方案13 如方案5所述的水蒸汽转移装置，其中所述凸肋和所述通道具有对应的楔形楔头形状以允许将每一根凸肋都靠在每一条通道的表面上。方案14 如方案1所述的水蒸汽转移装置，其中所述壳体包括与第二壳体部分相连的第一壳体部分，所述第一壳体部分具有其中一个干气流孔，而所述第二壳体部分具有另一个干气流孔，通过所述第一壳体部分和第二壳体部分的连接而构成所述湿气流孔。方案15 如方案14所述的水蒸汽转移装置，其中所述第一壳体部分包括狭槽而所述第二壳体部分包括凸片，所述凸片与所述狭槽相配合以将所述第一壳体部分和第二壳体部分对齐并密封。方案16 如方案15所述的水蒸汽转移装置，其中所述第一壳体部分和第二壳体部分的每一个都具有向外延伸的肩部，肩部具有穿过其中而形成的多个孔，所述第一壳体部分和第二壳体部分通过穿过孔的被设置在其向外延伸的肩部内的螺栓连接以构成所述水蒸汽转移装置的所述壳体。方案17 如方案1所述的水蒸汽转移装置，其中所述干孔被设置在所述壳体的相对两侧，而所述湿孔被设置在所述壳体的相对两端，所述干孔和湿孔允许干气流相对于湿气流的流动横向地流过所述至少一台水蒸汽转移设备。方案18 如方案1所述的水蒸汽转移装置，其中所述至少一台水蒸汽转移设备包括第一水蒸汽转移设备和第二水蒸汽转移设备，所述第一水蒸汽转移设备和第二水蒸汽转移设备由设置在壳体内的分离板分离。方案19 一种水蒸汽转移装置，包括
至少一台水蒸汽转移设备，具有多块被设置用于接收湿气流的湿面板以及多块被设置用于接收干气流的干面板，湿面板和干面板在堆内交替排列并通过水转移膜彼此分离，所述至少一台水蒸汽转移设备允许将水分从湿气流转移至干气流；
一对端板，所述至少一台水蒸汽转移设备被设置在所述一对端板之间，每一块端板都具有多根向外延伸的凸肋；
壳体，具有形成在其中的一对湿气流孔和一对干气流孔，所述至少一台水蒸汽转移设备和端板被设置在所述壳体内，所述湿气流孔与所述至少一台水蒸汽转移设备的湿面板相连通，并且所述干气流孔与所述至少一台水蒸汽转移设备的干面板相连通，所述壳体进一步包括邻近干气流孔形成并且与所述湿气流孔流体连通的多条通道，端板的向外延伸的凸肋与通道相配合以在壳体的湿气流孔之间界定出曲折的旁路流动路径；以及
一对弹性体密封件，其中一个弹性体密封件被设置在壳体中的每一个干气流孔内，弹性体密封件与端板和所述至少一台水蒸汽转移设备邻接，并防止干气流泄漏进入湿气流内，
其中所述端板包括至少一个弹簧元件，被设置用于将端板的凸肋向形成在壳体内的通道一侧偏置，并且其中所述凸肋和所述通道之间的间隙被最小化，而曲折的旁路流动路径两端的压差被最大化，以由此促进湿气流流过所述至少一台水蒸汽转移设备。方案20 —种水蒸汽转移装置，包括
至少一台水蒸汽转移设备，具有多块被设置用于接收湿气流的湿面板以及多块被设置用于接收干气流的干面板，湿面板和干面板在堆内交错排列并通过水转移膜彼此分离，所述至少一台水蒸汽转移设备允许将水分从湿气流转移至干气流；
一对端板，所述至少一台水蒸汽转移设备被设置在所述一对端板之间，每一块端板都具有多根向外延伸的凸肋；以及
壳体，具有形成在其中的一对湿气流孔和一对干气流孔，所述至少一台水蒸汽转移设备和所述端板被设置在所述壳体内，所述湿气流孔与所述至少一台水蒸汽转移设备的湿面
7板相连通，并且所述干气流孔与所述至少一台水蒸汽转移设备的干面板相连通，所述壳体进一步包括邻近干气流孔形成并且与湿气流孔流体连通的多条通道，端板的向外延伸的凸肋与通道相配合以在壳体的湿气流孔之间界定出曲折的旁路流动路径；
其中所述凸肋和所述通道具有对应的楔形楔头形状以允许每一根凸肋都靠在每一条通道的表面上，并且其中所述凸肋和所述通道之间的间隙被最小化，而曲折的旁路流动路径两端的压差被最大化，以由此促进湿气流流过所述至少一台水蒸汽转移设备。
对 于本领域技术人员而言，根据以下的详细说明，特别是在结合本文中介绍的附图一起考虑时，本公开上述以及其他的优点就将变得显而易见。图1是根据本公开一个实施例的水蒸气转移装置的透视图，示出了位于壳体内的水蒸汽转移设备以及湿气流和干气流通过水蒸汽转移设备的流向；
图2是图1中示出的水蒸汽转移装置的透视图，其中移除了图中的一部分壳体，并且示出了用于借助多个螺栓来连接壳体的第一和第二部分的螺栓孔；
图3是图2中所示并以圆圈3标记的水蒸汽转移装置放大的部分透视图； 图4是图2中所示水蒸汽转移装置的透视图，其中移除了整个壳体； 图5是图1中所示水蒸汽转移装置的透视图，其中移除了整个水蒸汽转移设备； 图6是示出了图1中所示并以圆圈6标记的水蒸汽转移装置端板上多根凸肋的放大的部分侧面正视图，多根凸肋与壳体上形成的多条通道相配合；以及
图7是根据本公开另一个实施例的水蒸气转移装置的示意性部分侧面正视图，示出了端板上与水蒸汽转移装置壳体内形成的多条通道相配合的多根凸肋。
具体实施例方式以下的详细说明和附图介绍并图示了本发明的不同实施例。说明书和附图用于使本领域技术人员能够实现并利用本发明，而并不是为了以任何方式限制本发明的保护范围。如图1-3中所示，水蒸气转移装置2包括至少一台水蒸气转移设备4。水蒸气转移设备4可以具有多块被设置用于接收湿气流3的湿面板以及多块被设置用于接收干气流5 的干面板。湿面板和干面板在堆内交替排列并通过水转移膜彼此分离。水蒸汽转移设备允许将水分从湿气流3转移至干气流5。Skala的公开号为2009/0092863的美国专利申请中介绍了一种示范性的水蒸汽转移设备，因此通过引用将其全部公开内容并入本文。本领域普通技术人员应该意识到在本公开的范围内也可以使用其他结构和类型的水蒸气转移设备4。水蒸气转移装置2包括例如在图4中详细示出的一对端板6。水蒸汽转移设备4 被设置在端板6之间。每一块端板都具有多根向外延伸的凸肋8。水蒸汽转移设备4和端板6被设置在壳体10内。壳体10根据需要可以是单独的单片式壳体10或者是多片式壳体10。壳体10具有形成在其中的一对湿气流孔12，14和一对干气流孔16，18。例如，湿气流孔12可以是具有一定水蒸汽含量的湿气流3的入口。湿气流孔14可以是具有一定水蒸汽含量的湿气流3的出口。湿气流孔12，14与水蒸汽转移设备4中的湿面板相连通。干气流孔16，18与水蒸汽转移设备4中的干面板相连通。例如，干气流孔16可以是干气流5 例如大气空气的入口。干气流孔18可以是干气流5的出口。入口干气流孔16和出口干气流孔18被设置在壳体10的相对两侧。湿气流孔 12，14类似地被设置在壳体10的相对两端。在一个特定的实施例中，干气流孔16，18和湿气流孔12，14允许干气流5相对于湿气流3流过水蒸汽转移设备4的流动基本上横向地流动通过水蒸汽转移设备4。在本公开的范围内湿气流3和干气流5也可以采用其他的流动方向。壳体10进一步包括邻近壳体10中的干气流孔16，18形成的多条通道20。通道20 与湿气流孔12，14流体连通。端板6的向外延伸的凸肋8与通道20相配合以在壳体10的湿气流孔12，14之间界定出曲折的旁路流动路径21 (在图6中示出)。在一个可选实施例中，曲折的旁路流动路径21可以根据需要被设置在干气流孔16，18之间而不是设置在湿气流孔12，14之间，或者是除了被设置在湿气流孔12，14之间以外也被设置在干气流孔16，18 之间。水蒸气转移装置2可以进一步包括一对弹性体密封件22。在一个特定的实施例中，其中一个弹性体密封件22被设置在壳体10中的每一个干气流孔16，18内。弹性体密封件22与端板6和水蒸汽转移设备4邻接。弹性体密封件22还与燃料电池模块中相邻的配合部件(未示出)邻接以将干气流5输送至水蒸汽转移设备4。用弹性体密封件形成基本上流体紧密的密封能防止干气流5在水蒸气转移装置2工作期间泄漏进入湿气流3内。弹性体密封件22如图4中所示可以包括多个翼片24。翼片M可以具有与端板6 上形成的凸肋8的形状基本相同的形状。例如，翼片M可以具有与凸肋8的截面相同的形状，并且被安置在凸肋8的末端上。在一个特定的实施例中，弹性体密封件22中的翼片M 与端板6中凸肋8的末端邻接。与用于输送干气流5的邻近的配合部件协作，弹性体密封件22和翼片M防止干气流5泄漏进入湿气流3的曲折旁路流动路径21内，曲折旁路流动路径21延伸在壳体10的湿气流孔12，14之间。通过旁路流动路径21的弯曲促使一部分湿气流3流过水蒸汽转移设备4而不是流过曲折旁路流动路径。作为非限制性的示例，可以允许有大约一个百分点(1%)到四个百分点的湿气流3在运行时旁路经过水蒸汽转移设备4。已经令人吃惊地发现水蒸汽转移设备4的这种旁路只会导致对干气流5的水份转移率下降仅仅约十分之一个百分点 (0. 1%)到约半个百分点(0. 5%)，同时允许在水蒸汽转移设备4的工作状态和水蒸汽转移设备4外部的大气状态之间的压力有一定的平衡。在某些实施例中，凸肋8和通道20的壁部之间的间隙或缝隙可以被最小化以最大化曲折旁路流动路径两端的压差。具体地，曲折旁路流动路径21两端的压差可以相对于水蒸汽转移设备4两端的压差被最大化。应该理解曲折旁路流动路径21两端压差的最大化进一步促进湿气流3流过水蒸汽转移装置2的水蒸汽转移设备4。凸肋8和通道20可以相对于彼此设置成使凸肋8和通道20之间基本上没有间隙。 例如，可以在水蒸汽转移装置2内安装端板6后而将凸肋8向通道20的一侧偏置。如图3 中所示，端板6可以包括至少一个弹簧元件沈，被设置用于将端板6的凸肋8向形成在壳体 10内的通道20的一侧偏置。尽管在凸肋8和通道20的壁部之间可以由于上述偏置而基本上没有间隙，但是应该意识到湿气流3的压力也可足以促使至少最少部分的湿气流3流过凸肋8和通道20的壁部之间的接口。至少一个弹簧元件26可以例如与壳体10的内部邻接以促成偏置。应该理解的是为了实现沿一个方向偏置凸肋8，至少一个弹簧元件26应被设置在每一块端板6的同一端， 并且邻近水蒸汽转移设备4的相同侧。至少一个弹簧元件26可以与每一块端板6形成为整体，或者被设置为单独的弹簧元件26，设置在端板6和壳体10的内部之间。在图2至4 示出的特定实施例中，至少一个弹簧元件26是板簧。本领域普通技术人员也可以根据需要选择其他类型的弹簧用于至少一个弹簧元件26。 如图5中所示，壳体10可以包括与第二壳体部分30相连的第一壳体部分28。第一壳体部分28可以包括其中一个干气流孔16，而第二壳体部分30可以具有另一个干气流孔18。例如通过第一壳体部分28和第二壳体部分30的连接即可构成湿气流孔12，14。重新参照图2和图3，第一壳体部分28可以包括狭槽32而第二壳体部分30可以包括对应的凸片34。凸片34与狭槽32相配合以在连接第一壳体部分28和第二壳体部分 30时将它们对齐并密封。凸片34可以与狭槽32摩擦配合在一起，或者可以可选地包括弹性涂层以有助于第一壳体部分28和第二壳体部分30基本上流体紧密的密封。第一壳体部分28和第二壳体部分30中的每一个都可以具有向外延伸的肩部36， 肩部36具有穿过其中而形成的多个孔38。孔38可以具有例如内螺纹以与螺栓40的外螺纹相配合。第一壳体部分28和第二壳体部分30可以通过被设置为穿过第一壳体部分28和第二壳体部分30向外延伸的肩部36内的孔38的螺栓40被连接以密封并构成水蒸汽转移装置2的壳体10。在本公开的范围内也可以使用其他的方式来用于连接第一壳体部分28 和第二壳体部分30。应该理解至少一台水蒸汽转移设备4可以包括很多台水蒸汽转移设备4。在图1，2 和4所示的实施例中，至少一台水蒸汽转移设备4包括第一水蒸汽转移设备4和第二水蒸汽转移设备4。第一和第二水蒸汽转移设备4根据需要可以是基本相同或不同的结构。在壳体10内可以通过分离板42使第一水蒸汽转移设备4与第二水蒸汽转移设备4分离。本领域技术人员可以根据需要选择端板6的凸肋8的形状。凸肋8的形状例如可以是基本为矩形的截面形状。在特定的示例中，凸肋8的形状可以被选择为有助于使凸肋8 和在其中放置凸肋8的通道20的壁部之间的间隙最小化。凸肋8的形状可以利用重力作用力和气压的偏置作用力中的至少一种来促使成形的凸肋8接触或几乎接触到通道20的壁部。作为非限制性的示例，凸肋8和通道20可以具有对应的楔形楔头形状以允许将每一根凸肋8都靠在每一条通道20的表面上。应该意识到凸肋8和通道20的壁部之间的间隙最小化可以由此获得。类似地，无论在湿气流孔12，14处是否缺乏弹性体密封件，均可促使湿气流3改为行进通过水蒸汽转移设备4。有利地，本公开中的水蒸汽转移装置2简化了将水蒸汽转移设备4安装到燃料电池模块内的过程。应该意识到水蒸汽转移装置2避免了在与壳体10的湿气流孔12，14相关联的密封面处使用压紧密封，而是改为依赖于旁路流动路径21的弯曲以及由端板6造成的偏置中的至少一种来促使湿气流3行进通过水蒸汽转移设备4。水蒸汽转移装置2两端的压差也由于湿气流旁路流动的弯曲结构以及端板6的凸肋8的偏置中的至少一种而被最小化。而且，水蒸汽转移装置2与具有四个弹性体密封件也就是具有用于湿气流3和干气流5的每一个入口和出口的一个弹性体密封件的常规装置相比，需要的构件更少，并且具有更少的部件数量。由于没有在壳体10的湿气流孔12，14处使用弹性体密封件，因此对于燃料电池模块中的配合部件接口可以有利地使用更大的公差。 尽管已经为了介绍本发明而示出了一些代表性的实施例和细节内容，但对于本领域技术人员显而易见的是可以进行各种修改而并不背离下面所附权利要求中进一步说明的本公开的保护范围。
权利要求
1.一种水蒸汽转移装置，包括至少一台水蒸汽转移设备，具有多块被设置用于接收湿气流的湿面板以及多块被设置用于接收干气流的干面板，所述湿面板和所述干面板在堆内交替排列并通过水转移膜彼此分离，所述至少一台水蒸汽转移设备允许将水分从湿气流转移至干气流；一对端板，所述至少一台水蒸汽转移设备被设置在所述一对端板之间，每一块端板都具有多根向外延伸的凸肋；以及壳体，具有形成在其中的一对湿气流孔和一对干气流孔，所述至少一台水蒸汽转移设备和所述端板被设置在所述壳体内，所述湿气流孔与所述至少一台水蒸汽转移设备的湿面板相连通，并且所述干气流孔与所述至少一台水蒸汽转移设备的干面板相连通，所述壳体进一步包括邻近所述干气流孔形成并且与所述湿气流孔流体连通的多条通道，端板的向外延伸的凸肋与通道相配合以在所述壳体的湿气流孔之间界定出曲折的旁路流动路径。
2.如权利要求1所述的水蒸汽转移装置，进一步包括一对弹性体密封件，其中一个弹性体密封件被设置在壳体中的每一个干气流孔内，弹性体密封件与端板和所述至少一台水蒸汽转移设备邻接，并防止干气流泄漏进入湿气流内。
3.如权利要求2所述的水蒸汽转移装置，其中所述弹性体密封件包括具有与凸肋的截面形状基本相同形状的翼片。
4.如权利要求3所述的水蒸汽转移装置，其中所述弹性体密封件的翼片与所述端板的凸肋邻接。
5.如权利要求1所述的水蒸汽转移装置，其中所述凸肋和所述通道之间的间隙被最小化，并且曲折的旁路流动路径两端的压差被最大化，以由此促进湿气流流过所述至少一台水蒸汽转移设备。
6.如权利要求5所述的水蒸汽转移装置，其中在所述凸肋和所述通道之间基本上没有间隙。
7.如权利要求5所述的水蒸汽转移装置，其中所述端板包括至少一个弹簧元件，被设置用于将端板的凸肋向形成在所述壳体内的通道一侧偏置。
8.如权利要求7所述的水蒸汽转移装置，其中所述至少一个弹簧元件与所述壳体内部邻接。
9.一种水蒸汽转移装置，包括至少一台水蒸汽转移设备，具有多块被设置用于接收湿气流的湿面板以及多块被设置用于接收干气流的干面板，湿面板和干面板在堆内交替排列并通过水转移膜彼此分离，所述至少一台水蒸汽转移设备允许将水分从湿气流转移至干气流；一对端板，所述至少一台水蒸汽转移设备被设置在所述一对端板之间，每一块端板都具有多根向外延伸的凸肋；壳体，具有形成在其中的一对湿气流孔和一对干气流孔，所述至少一台水蒸汽转移设备和端板被设置在所述壳体内，所述湿气流孔与所述至少一台水蒸汽转移设备的湿面板相连通，并且所述干气流孔与所述至少一台水蒸汽转移设备的干面板相连通，所述壳体进一步包括邻近干气流孔形成并且与所述湿气流孔流体连通的多条通道，端板的向外延伸的凸肋与通道相配合以在壳体的湿气流孔之间界定出曲折的旁路流动路径；以及一对弹性体密封件，其中一个弹性体密封件被设置在壳体中的每一个干气流孔内，弹性体密封件与端板和所述至少一台水蒸汽转移设备邻接，并防止干气流泄漏进入湿气流内，其中所述端板包括至少一个弹簧元件，被设置用于将端板的凸肋向形成在壳体内的通道一侧偏置，并且其中所述凸肋和所述通道之间的间隙被最小化，而曲折的旁路流动路径两端的压差被最大化，以由此促进湿气流流过所述至少一台水蒸汽转移设备。
10. 一种水蒸汽转移装置，包括至少一台水蒸汽转移设备，具有多块被设置用于接收湿气流的湿面板以及多块被设置用于接收干气流的干面板，湿面板和干面板在堆内交错排列并通过水转移膜彼此分离，所述至少一台水蒸汽转移设备允许将水分从湿气流转移至干气流；一对端板，所述至少一台水蒸汽转移设备被设置在所述一对端板之间，每一块端板都具有多根向外延伸的凸肋；以及壳体，具有形成在其中的一对湿气流孔和一对干气流孔，所述至少一台水蒸汽转移设备和所述端板被设置在所述壳体内，所述湿气流孔与所述至少一台水蒸汽转移设备的湿面板相连通，并且所述干气流孔与所述至少一台水蒸汽转移设备的干面板相连通，所述壳体进一步包括邻近干气流孔形成并且与湿气流孔流体连通的多条通道，端板的向外延伸的凸肋与通道相配合以在壳体的湿气流孔之间界定出曲折的旁路流动路径；其中所述凸肋和所述通道具有对应的楔形楔头形状以允许每一根凸肋都靠在每一条通道的表面上，并且其中所述凸肋和所述通道之间的间隙被最小化，而曲折的旁路流动路径两端的压差被最大化，以由此促进湿气流流过所述至少一台水蒸汽转移设备。
全文摘要
一种用于燃料电池系统的水蒸汽转移装置，包括至少一台水蒸汽转移设备。水蒸汽转移设备允许将水分从湿气流转移至干气流。水蒸汽转移设备被设置在一对端板之间。每一块端板都具有多根向外延伸的凸肋。水蒸汽转移设备和端板被设置在壳体内，壳体具有形成在其中的一对湿气流孔和一对干气流孔。壳体进一步包括邻近干气流孔形成的多条通道。通道与湿气流孔流体连通。端板的向外延伸的凸肋与通道相配合以在壳体的湿气流孔之间界定出曲折的旁路流动路径。
文档编号H01M8/04GK102280651SQ20111015241
公开日2011年12月14日 申请日期2011年6月8日 优先权日2010年6月8日
发明者D.A.马丁彻克, I.R.杰米 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司