专利名称：一种焓轮增湿器的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于燃料电池的增湿器的制造方法，尤其涉及一种用于质子交换膜燃料电池的焓轮增湿器的制造方法。
背景技术：
燃料电池是一种清洁、高效、长寿命的发电装置。燃料电池与常规的发电技术相比，在效率、安全性、可靠性、灵活性、清洁性、操作性能等方面有很大的优势，应用前景十分广阔。作为燃料电池中的一种，质子交换膜燃料电池还具有操作温度低、比能量高、使用寿命长、响应速度快以及无电解质泄漏等优点，在国防、能源、交通、环保、通讯等方面都有很好的应用前景。在质子交换膜燃料电池运行过程中，阴极进气(空气)的湿度控制是最重要的环节之一。一方面，如果空气湿度过低，会造成质子交换膜脱水或者干枯，膜的质子传导能力与其含水量(润湿状态)关系密切，当膜处于良好的润湿状态时，才具有高的质子 传导能力，膜的干枯会导致质子传导能力的下降，膜电阻增加，欧姆损失增加，电池性能下降；同时机械强度降低，严重时将会导致膜破裂，使氢气和氧气混合，发生爆炸。另一方面，如果空气湿度过高，会造成电池内部积水过多，导致电极中的催化剂被水腌溃，反应活性降低，并且还会在流道和扩散层中形成气、液两相流，造成局部阻塞，使气体传质过程受阻，反应气体供应不足，造成燃料电池的输出性能下降，影响电池运行。因此，燃料电池反应气体的湿度控制，特别是空气湿度控制在质子交换膜燃料电池运行中至关重要，是重要的控制环节之一。在目前实际应用中，为燃料电池进气增湿的增湿器主要有两种，一种是膜增湿器，通过水分在膜中的扩散对气体增湿，另一种是焓轮增湿器，通过焓轮增湿。膜增湿器具有结构紧凑、低压降等特点，其典型结构包括湿板、聚合物膜和扩散层、以及干板，其中干板上的流动通道用于干气体的流通和增湿，湿板上有增湿通道。膜材料透水、但不透气，它一侧与湿板接触，另外一侧是由弹性、导电、透气材料制成的扩散层。但是，膜增湿器存在密封和承压问题，因为聚合物膜遇水溶胀，膜在干-湿态之间的反复溶胀-收缩，会导致与密封面脱离，从而发生渗漏；另外，聚合物膜是有机材料，易于变形，且耐压能力差，在使用过程中可能会在气压的作用下发生破裂。焓轮增湿器是利用焓轮为燃料电池进气进行增湿增热。其核心部件是由电机带动的多孔陶瓷转轮(即焓轮)，焓轮的主要成分为堇青石。其工作原理是燃料电池的排气(湿度接近100%的热、湿空气)进入焓轮加湿器，焓轮吸收排气中的热量和水分，储存于其多空结构中。当新鲜空气进入焓轮时，由于新鲜空气相对湿度低，将焓轮内的水分蒸发出来并带走，从而完成对反应气的加湿，同时气体由于吸收热量，温度也得到提高。当焓轮增湿器以一定速度转动时，焓轮依次经过对新鲜空气增湿加热(增湿过程)和从燃料电池排气中吸收热量和水分(再生过程)，即增湿-吸湿过程。焓轮增湿器具有成本低、寿命长、结构简单、易于制造、热回收率高、增湿湿量容易调节等优点。对现有技术的专利检索发现授权公告号为CN 102013502A，CN 202019023U，CN 202019024U的专利均采用陶瓷材料制作的焓轮，但采用陶瓷材料制作的焓轮存在以下问题(1)陶瓷密度大，增加系统质量和转动电机的功率消耗，特别是在汽车上应用时，对重量和功耗(效率)比较敏感；(2)陶瓷磨损问题严重，陶瓷焓轮与壳体之间的磨损，会导致焓轮与壳体之间间隙的增加，这将导致燃料电池的排气混入新鲜空气中，降低增湿后进气中氧气浓度；(3)陶瓷作为增湿焓轮的磨擦阻力较大,功耗和噪音较大,影响增湿器的寿命。由于存在这些问题，陶瓷焓轮增湿器不能很好地满足燃料电池系统的高效率和长期运行要求。因此，本领域的技术人员致力于开发一种质量轻、耐磨、成本低，使用寿命长的焓轮增湿器。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种以酚醛树脂为结构基材，芳纶为增强材料，制造用于质子交换膜燃料电池的焓轮增湿器的方法，本发明制造的焓轮增湿器能够更有效地为燃料电池的进气进行加热增湿，更好地发挥质子交换膜燃料电池的性能，而且制备工艺简单，性能优良，运行成本较低，使用寿命长。为实现上述目的，本发明提供了一种焓轮增湿器的制造方法，包括以下步骤a)配料以焓轮增湿器中焓轮的重量为基准，分别称取l-5wt%的芳纶、50-80wt%的酚醛树脂、10-40wt%的造孔剂、以及加入量为酚醛树脂重量的5-10%的固化剂； b)混料将步骤a)中称量好的材料放入高速搅拌机中，高速搅拌,得到均匀的混料；c)热处理成型将所述均匀的混料装填于模具中，再将所述模具置于烘箱中，进行热固化处理，然后自然冷却、脱模，得到多孔的蜂窝状圆柱形焓轮；d)组装将所述焓轮装入圆柱形壳体中，通过连接轴与电机相连，并用挡板将圆柱形壳体分成两个区域，制得用于燃料电池的焓轮增湿器。进一步地，步骤a)中所述芳纶为芳纶浆柏，或长度为1-5_的芳纶纤维，或两者的混合物。其中，芳纶纤维的全称为“聚对苯二甲酰对苯二胺”，是一种新型高科技合成纤维；芳纶浆柏是对芳纶纤维进行表面原纤化处理之后得到的。进一步地，其中，步骤a)中所述酚醛树脂选自5123型酚醛树脂、5173型酚醛树脂(即丁腈橡胶改性酚醛树脂)、5184型酚醛树脂(即腰果壳油、三聚氰胺改性酚醛树脂)中的一种。进一步地，其中，步骤a)中所述造孔剂为碳酸氢铵，还可以为碳酸氢钙、碳酸氢钠、碳酸氢钾等受热易分解的物质。进一步地，其中，步骤a)中所述固化剂为乌洛托品，乌洛托品又称为1，3，5，7_四氮杂三环[3. 3.1.1]癸烷，或六亚甲基四胺，或四氮六甲环，或六胺，或胺仿，或六次甲基四胺，分子式为C6H12N4O进一步地,其中，步骤b)中所述高速搅拌 的转速为3000-4000rpm,所述高速搅拌的时间为l-8min。进一步地，其中，步骤c)中所述模具为采用聚四氟乙烯材料衬里的圆柱形模具，两端可拆卸为凹模和凸模，所述凹模是由一空心圆柱体和一可拆卸密封端构成，所述凸模包括圆形端盖、第一圆柱体和第二圆柱体，所述圆形端盖的直径与所述凹模的底面直径相同，所述第一圆柱体和所述第二圆柱体均焊接在所述圆形端盖上，且均与所述圆形端盖垂直，所述第一圆柱体和所述第二圆柱体的长度与所述模具的轴向长度相同，所述第一圆柱体位于所述圆形端盖的轴中心位置，所述第二圆柱体由多个圆柱体组成，直径均为5-10_，平均分布在所述圆形端盖上。进一步地，其中，步骤c)中所述烘箱温度为180-200°C，所述热固化处理的时间为30_120min。本发明还提供了一种用于质子交换膜燃料电池的焓轮增湿器，所述焓轮增湿器由上述制造方法得到。 进一步地，所述焓轮增湿器包括圆柱形壳体、电机、焓轮、挡板和连接轴；所述挡板把所述圆柱形壳体的两端分隔成第一气室和第二气室，且两个气室互相不连通，所述第一气室的两侧分别设有新鲜空气入口和新鲜空气出口，所述第二气室的两侧分别设有湿热空气入口和湿热空气出口 ；所述焓轮为多孔的蜂窝状圆柱体，所述焓轮的轴中心具有沿轴向的圆柱形第一通孔，其直径与模具中凸模上的第一圆柱体的底面直径相同，并且在所述第一通孔周围具有多个沿轴向、在圆形截面上均匀分布的圆柱形第二通孔，其直径与模具中凸模上的第二圆柱体的底面直径相同，为5-10mm;所述连接轴位于所述第一通孔内部，与所述焓轮相连；所述电机通过所述连接轴与所述焓轮连接。本发明所述的焓轮增湿器的增湿步骤包括所述焓轮随所述电机转动，所述焓轮的每个部分交替地转过所述圆柱形壳体的所述第一气室和所述第二气室；湿热空气经由所述湿热空气入口进入所述第二气室，所述湿热空气流经所述焓轮，所述焓轮吸收湿热空气中的热量与水分，所述湿热空气变冷、变干，从所述湿热空气出口排出；新鲜空气经由所述新鲜空气入口进入所述第一气室，与此同时，所述焓轮吸湿吸热后的部分转动到所述第一气室中，所述新鲜空气被所述焓轮增湿、增热，所述新鲜空气变热、变湿，然后从所述新鲜空气出口进入燃料电池；随着焓轮不断转动，干燥区和增湿区不断更换，即其中多孔界面交替与新鲜空气和湿热空气进行热湿交换。本发明所述的一种焓轮增湿器的制造方法，以酚醛树脂为结构基材，芳纶为增强材料制造焓轮。其中，酚醛树脂具有耐高温性，即使在非常高的温度下，也能保持其结构的整体性和尺寸的稳定性；固化后密度小，耐湿性高，机械强度、热强度高，变形倾向小，耐化学腐蚀及电绝缘性好。同时，芳纶具有超高强度、高模量和耐高温、阻燃、电绝缘、耐酸耐碱、重量轻等优良性能，其强度是钢丝的5-6倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，具有良好的绝缘性和抗老化性能，具有很长的生命周期，芳纶化学结构异常稳定，抗水解和抗蒸汽腐蚀，吸湿性好。另外，通过高速搅拌工艺，将芳纶、酚醛树脂、造孔剂和固化剂混合均匀，使芳纶均匀分布于所制得的焓轮中。因此，本发明制造的焓轮增湿器的焓轮具有均匀的密度分布，且密度较小，减少了增湿器的重量和转动电机的功率消耗，重量较轻，特别是对于在汽车上应用这种对重量比较敏感的场合更加有利；而且具有优异的机械性能和耐候性，使用寿命长，能够很好的满足燃料电池系统高效率、长期运行的要求。本发明所述的一种焓轮增湿器的制造方法，为了使气体能够顺利地通过焓轮，因此在热处理成型时，在模具以及造孔剂的作用下得到的圆柱形焓轮是多孔蜂窝状，并且沿轴向均匀分布直径为5-10mm的通孔，使得气体能够顺利地通过，增湿气体压降小。另外，所制得的焓轮孔隙率高，比表面积大，换湿换热效率高，从而使焓轮的体积更小，质量更轻。本发明所述的一种焓轮增湿器的制造方法，组装时，在焓轮的中间位置加入一个挡板，将圆柱形壳体分隔成两个气室，且互相不连通，而且焓轮与圆柱形壳体之间的间隙较小，防止了新鲜空气和湿热空气之间发生互通，保证了增湿后新鲜空气中氧气浓度。另外，本发明所述的焓轮增湿器的制造方法简单，可以根据实际使用要求，调整焓轮的孔径和孔隙率的大小。以下将结合附图对本发明的构思、具体结 构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
图1本发明一个较佳实施例中使用的模具的结构示意图；图2本发明一个较佳实施例中使用的模具的截面图；图3本发明一个较佳实施例中焓轮增湿器的结构示意图；图4本发明一个较佳实施例中焓轮增湿器中焓轮的结构示意图；图5采用本发明一个较佳实施例中焓轮增湿器的燃料电池装置的结构示意图；图中1_圆形端盖；2_第一圆柱体；3_第二圆柱体；4_圆柱形壳体；5-电机；6-j含轮；7-挡板；8-连接轴；9-第一气室；10-第二气室；11-新鲜空气入口 ；12_新鲜空气出口 ；13-湿热空气入口 ； 14-湿热空气出口 ； 15-第一通孔；16-第二通孔；17-鼓风机；18-气体阀门；19-气体传感器；20_焓轮增湿器；21_温度传感器；22_湿度传感器；23_电堆供气；24-燃料电池阴极；25_氢气入口 ；26_燃料电池阳极；27_水分离器；28_阀门；29_电堆排气；30_废气；31_氢气出口。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。在本发明较佳实施例中，利用芳纶和酚醛树脂制造用于燃料电池的焓轮增湿器的方法，包括以下步骤I)配料根据焓轮增湿器中焓轮的大小，分别称取芳纶、酚醛树脂、固化剂和造孔剂。其中，以焓轮增湿器中焓轮的重量为基准，芳纶的量为l-5wt%，酚醛树脂的量为50-80wt%，造孔剂的量为10-40wt%，固化剂的量为酚醛树脂重量的5-10%。芳纶为芳纶浆柏，或长度为1-5_的芳纶纤维，或两者的混合物。其中，芳纶纤维的全称为“聚对苯二甲酰对苯二胺”，是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、阻燃、电绝缘、耐酸耐碱、重量轻等优良性能，其强度是钢丝的5-6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2-3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560°C的条件下，不分解、不融化，它具有良好的绝缘性和抗老化性能，具有很长的生命周期。可在220°C高温下长期使用而不老化，其机械性能可保持10年之久，而且尺寸稳定性极佳。在250°C左右时，其热收缩率仅为1%。芳纶化学结构异常稳定，抗水解和抗蒸汽腐蚀，吸湿性好。芳纶浆柏是对芳纶纤维进行表面原纤化处理之后得到的，其独特的表面结构极大地提高了与基体之间的界面结合力，因此非常适合作为一种增强材料。酚醛树脂具有耐高温性，即使在非常高的温度下，也能保持其结构的整体性和尺寸的稳定性；固化后密度小，耐湿性高，机械强度、热强度高，变形倾向小，耐化学腐蚀及电绝缘性好。在本发明较佳实施例中，酚醛树脂优选为5123型酚醛树脂，或5173型酚醛树脂，即丁腈橡胶改性酚醛树脂，或5184型酚醛树脂，即腰果壳油和三聚氰胺改性酚醛树脂。固化剂为乌洛托品，乌洛托品又称为1，3，5，7-四氮杂三环[3.3.1.1]癸烷，或六亚甲基四胺，或四氮六甲环，或六胺，或胺仿，或六次甲基四胺，分子式为c6h12n4。造孔剂为碳酸氢铵、碳酸氢钙、碳酸氢钠、碳酸氢钾等受热易分解的物质，优选为碳酸氢铵。2)混料将步骤I)中称量好的材料放入高速搅拌机中，高速搅拌l_8min，得到均匀的混料。其中，高速搅拌机的转速为3000-4000rpm。 3)热处理成型将步骤2)中得到的均匀混料装填于模具中，再将模具置于烘箱中，进行热固化处理，然后冷却、脱模，得到多孔的蜂窝状圆柱体焓轮。其中，模具为采用聚四氟乙烯材料衬里的圆柱形模具，两端可拆卸为凹模和凸模，凹模是由一空心圆柱体和一可拆卸的密封端构成；凸模的结构如图1所示，包括圆形端盖1、第一圆柱体2和第二圆柱体3。圆形端盖I的直径与凸模的底面直径相同；第一圆柱体2和第二圆柱体3均焊接在圆形端盖I上，且位于圆形端盖I的一侧，第一圆柱体2和第二圆柱体3的长度与模具的轴向长度相同；第一圆柱体2位于圆形端盖I的轴中心位置；第二圆柱体3由多个圆柱体组成，直径均为5-10mm，平均分布在圆形端盖I上(如图2所示)。第一圆柱体2和第二圆柱体3可以使所制得的焓轮具有蜂窝状的通孔，以减少气流通过焓轮时的阻力。4)组装将焓轮装入增湿器壳体中，焓轮轴中心与电机相连，电机带动焓轮转动，通过挡板将增湿器分成两个区域，将新鲜空气与电堆排气分开，以减少两种气体互混。图3和图4分别给出了本发明较佳实施例中用于燃料电池的焓轮增湿器的结构示意图和截面图。如图3所示，本发明用于燃料电池的焓轮增湿器包括圆柱形壳体4、电机
5、焓轮6、挡板7和连接轴8。其中，挡板7把圆柱形壳体4的两端分隔成第一气室9和第二气室10，且两个气室互相不连通，避免通过第一气室的新鲜空气与通过第二气室的温湿空气互混。第一气室9的两侧分别设有新鲜空气入口 11和新鲜空气出口 12 ;第二气室10的两侧分别设有湿热空气入口 13和湿热空气出口 14。焓轮6的结构如图4所示，焓轮6为多孔的蜂窝状圆柱体，焓轮6的轴中心具有圆柱形的第一通孔15，其直径与模具中凸模上的第一圆柱体2的底面直径相同，并且在第一通孔15周围具有多个沿轴向均匀分布的圆柱形的第二通孔16，其直径与模具中凸模上的第二圆柱体3的底面直径相同，为5-10mm。连接轴8位于第一通孔15内部，与其相连接。电机5通过连接轴8与焓轮6连接，带动焓轮6转动，焓轮6的转速可以通过电机5进行调节。焓轮6转动时，其每个部分交替地转过第一气室9和第二气室10。
当湿热空气从湿热空气入口 13进入圆柱形壳体4的第二气室10时，湿热空气流经的焓轮6的一部分，这部分吸收湿热空气中的热量与水分，故湿热空气变冷、变干，然后从湿热空气出口 14排出。新鲜空气经由新鲜空气入口 11进入圆柱形壳体4的第一气室9，与此同时，焓轮6吸湿吸热后的部分转动到第二气室10中，则新鲜空气被焓轮5这部分增湿、增热，故新鲜空气变热、变湿，然后从新鲜空气出口 12进入燃料电池。随着电机5带动焓轮6转动，焓轮成为湿、热的交换载体。在本发明较佳实施例中，利用芳纶和酚醛树脂制造的焓轮的密度约为O. 3g/cm3,而传统的陶瓷焓轮的主要成分是堇青石，其密度约为2.6g/cm3。传统的陶瓷焓轮重量是本发明焓轮的8. 6倍左右，因此本发明中的焓轮增湿器可以极大地降低焓轮驱动电机的动力消耗，同时焓轮与增湿器壳体之间的间隙小，有效地减少了进气与燃料电池的排气之间互混，提闻燃料电池性能。图5是采用本发明一个较佳实施例中焓轮增湿器的燃料电池装置的结构示意图。如图5所示，新鲜空气经由鼓风机17进入燃料电池装置，然后经过气体阀门18，通过气体传感器19测量压力，经由新鲜空气入口 11进入焓轮增湿器20的第一气室9中进行增湿加热，增湿加热后的空气经由新鲜空气出口 12，通过温度传感器21和湿度传感器22测量温度和湿度后，作为电堆供气23进入燃料电池阴极24。同时，氢气经由氢气入口 25进入燃料电池阳极26，与阴极电堆供气23中的氧气发生电化学反应，将化学能直接转变为电能，反应得到的水通过水分离器27上的阀门28分离出燃料电池装置，反应得到的电堆排气29通过焓轮增湿器20的湿热空气入口 13进入增湿器的第二气室10，最后废气30经由焓轮增湿器20的湿热空气出口 13排出燃料电池装置。另外，反应后，燃料反应堆阳极剩余的氢气经由氢气出口 31排出燃料电池装置。实施例1 :1)配料根据实际的焓轮增湿器中焓轮的大小，称量所用的各种物质。以焓轮增湿器中焓轮的重量为基准，分别称取4被％的芳纶、74被％的5123型酚醛树脂、7wt%的乌洛托品和15wt%的碳酸氢铵。2)混料将称量好的各种物质放入高速搅拌机，高速搅拌使混料均匀,搅拌的时间为Imin。3)热处理成型将高速搅拌后得到的混料装入模具并进行热固化处理，加热的温度设定为180°C，加热的时间设定为60min，然后冷却、脱模，制得的焓轮为多孔的蜂窝状圆柱体，并且沿轴向均匀分布直径为5-10mm的通孔。4)组装将焓轮装入圆柱形壳体中，焓轮轴中心与电机相连，电机带动焓轮转动，通过挡板将焓轮增湿器分成两个区域，将新鲜空气与湿热空气分开，以减少气体互混。通过上述的制造工艺得到的焓轮孔隙率为22%左右，其密度约为O. 38g/cm3，减少了驱动电机功耗，提高了燃料电池系统效率。实施例2 1)配料根据实际的焓轮增湿器中焓轮的大小，称量所用的各种物质。以焓轮增湿器中焓轮的重量为基准，分别称取3被％的芳纶、65被％的5123型酚醛树脂、6wt%的乌洛托品和26wt%的碳酸氢铵。2)混料将称量好的各种物质放入高速搅拌机，高速搅拌使混料均匀,搅拌的时间为Imin。3)热处理成型将高速搅拌后得到的混料装入模具并进行热固化处理，加热的温度设定为180°C，加热的时间设定为60min，然后冷却、脱模，制得的焓轮为多孔的蜂窝状圆柱体，并且沿轴向均匀分布直径为5-10mm的通孔。4)组装将焓轮装入圆柱形壳体中，焓轮轴中心与电机相连，电机带动焓轮转动，通过挡板将焓轮增湿器分成两个区域，将新鲜空气与湿热空气分开，以减少气体互混。通过上述的制造工艺得到的焓轮孔隙率约为36%，其密度约为O. 30g/cm3，减少了驱动电机功耗，提闻了燃料电池系统效率。实施例3
I)配料根据实际的焓轮增湿器中焓轮的大小，称量所用的各种物质。以焓轮增湿器中焓轮的重量为基准，分别称取3被％的芳纶、57被％的5123型酚醛树脂、6wt%的乌洛托品和34wt%的碳酸氢铵。2)混料将称量好的各种物质放入高速搅拌机，高速搅拌使混料均匀,搅拌的时间为Imin。3)热处理成型将高速搅拌后得到的混料装入模具并进行热固化处理，加热的温度设定为180°C，加热的时间设定为60min，然后冷却、脱模，制得的焓轮为多孔的蜂窝状圆柱体，并且沿轴向均匀分布直径为5-10mm的通孔。4)组装将焓轮装入圆柱形壳体中，焓轮轴中心与电机相连，电机带动焓轮转动，通过挡板将焓轮增湿器分成两个区域，将新鲜空气与湿热空气分开，以减少气体互混。通过上述的制造工艺得到的焓轮孔隙率约为55%，其密度约为O. 25g/cm3，减少了驱动电机功耗，提闻了燃料电池系统效率。本发明制造的焓轮重量比常规的陶瓷焓轮减轻1/8左右，孔隙率为20% -55%。通过试验，动力消耗节省了 1/8左右，其热回收率大于60%，湿度水分回收率大于50%。通过试验表明本发明制造的焓轮符合燃料电池系统的需求，且本发明制造的焓轮与常规的陶瓷焓轮相比，各方面性能都有所提高。以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
权利要求
1.一种焓轮增湿器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤 a)配料以焓轮增湿器中焓轮的重量为基准，分别称取1_5被％的芳纶、50-80被％的酚醛树脂、10-40被％的造孔剂、以及加入量为酚醛树脂重量的5-10%的固化剂； b)混料将步骤a)中称量好的材料放入高速搅拌机中，高速搅拌，得到均匀的混料； c)热处理成型将所述均匀的混料装填于模具中，再将所述模具置于烘箱中，进行热固化处理，然后自然冷却、脱模，得到多孔的蜂窝状圆柱形焓轮； d)组装将所述焓轮装入圆柱形壳体中，通过连接轴与电机相连，并用挡板将圆柱形壳体分成两个区域，制得用于燃料电池的焓轮增湿器。
2.如权利要求1所述的制造方法，其中，步骤a)中所述芳纶为芳纶浆柏，或长度为1-5mm的芳纶纤维，或两者的混合物。
3.如权利要求1所述的制造方法，其中，步骤a)中所述酚醛树脂选自5123型酚醛树月旨、5173型酚醛树脂、5184型酚醛树脂中的一种。
4.如权利要求1所述的制造方法，其中，步骤a)中所述造孔剂为碳酸氢铵。
5.如权利要求1所述的制造方法，其中，步骤a)中所述固化剂为乌洛托品。
6.如权利要求1所述的制造方法，其中，步骤b)中所述高速搅拌的转速为3000-4000rpm,所述高速搅拌的时间为l_8min。
7.如权利要求1所述的制造方法，其中，步骤c)中所述模具为采用聚四氟乙烯材料衬里的圆柱形模具，两端可拆卸为凹模和凸模，所述凹模是由一空心圆柱体和一可拆卸密封端构成，所述凸模包括圆形端盖、第一圆柱体和第二圆柱体，所述圆形端盖的直径与所述凹模的底面直径相同，所述第一圆柱体和所述第二圆柱体均焊接在所述圆形端盖上，且均与所述圆形端盖垂直，所述第一圆柱体和所述第二圆柱体的长度与所述模具的轴向长度相同，所述第一圆柱体位于所述圆形端盖的轴中心位置，所述第二圆柱体由多个圆柱体组成，直径均为平均分布在所述圆形端盖上。
8.如权利要求1所述的制造方法，其中，步骤c)中所述烘箱温度为180-200°C，所述热固化处理的时间为30-120min。
9.一种用于质子交换膜燃料电池的焓轮增湿器，其特征在于，所述焓轮增湿器由上述任一权利要求所述的制造方法得到。
10.如权利要求9所述的焓轮增湿器，其特征在于，包括圆柱形壳体、电机、焓轮、挡板和连接轴；所述挡板把所述圆柱形壳体的两端分隔成第一气室和第二气室，且两个气室互相不连通，所述第一气室的两侧分别设有新鲜空气入口和新鲜空气出口，所述第二气室的两侧分别设有湿热空气入口和湿热空气出口 ；所述焓轮为多孔的蜂窝状圆柱体，所述焓轮的轴中心具有沿轴向的圆柱形第一通孔，其直径与模具中凸模上的第一圆柱体的底面直径相同，并且在所述第一通孔周围具有多个沿轴向、在圆形截面上均匀分布的圆柱形第二通孔，其直径与模具中凸模上的第二圆柱体的底面直径相同，为5-10mm;所述连接轴位于所述第一通孔内部，与所述焓轮相连；所述电机通过所述连接轴与所述焓轮连接。
全文摘要
本发明公开了一种焓轮增湿器的制造方法，包括步骤将芳纶、酚醛树脂、造孔剂、以及固化剂放入高速搅拌机中，高速搅拌，得到均匀的混料；将混料装填于模具中，再将模具置于烘箱中，进行热固化处理，然后冷却、脱模，得到多孔的蜂窝状圆柱形焓轮；将焓轮装入圆柱形壳体中，通过连接轴与电机相连，并用挡板将圆柱形壳体分成两个区域。本发明还公开了一种用于燃料电池的焓轮增湿器，包括圆柱形壳体、电机、焓轮、挡板和连接轴。本发明的焓轮增湿器能够更有效地为质子交换膜燃料电池进气增热增湿，更好地发挥质子交换膜燃料电池的性能，而且制备工艺简单，性能优良，运行成本较低，使用寿命长。
文档编号H01M8/04GK103022535SQ20121055977
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月20日 优先权日2012年12月20日
发明者隋升, 苏凯华, 王曙中, 章俊良, 蒋峰景 申请人:上海交通大学