特别用于燃料电池的加湿器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的特别用于燃料电池的加湿器。
【背景技术】
[0002]由DE 10 2009 034 095 Al可知一种用于燃料电池的加湿器，所述燃料电池具有包括多个膜的膜堆，所述膜被布置在彼此上方并相互间隔开，并且在所述膜之间布置有流动通道。所述膜设计为可渗透水蒸气并且使水分子能够穿过潮湿空气，所述潮湿空气在两个膜之间被引导到相邻的膜之间的流动通道中的干燥空气流中，所述干燥空气流在此处充分吸收水分。所述变潮湿的空气流被供应给燃料电池系统，在所述燃料电池系统中电流作为电化学反应的产物被产生。
[0003]在所述堆中，所述膜在其边缘区域中被连接到框架部件，其中用于流动密封关闭的密封元件布置在相邻的膜的框架部件之间。干燥的或潮湿的空气流交叉流过流动通道，所述流动通道被布置在彼此上方，并且在所述流动通道之间在各种情况下放置有一个膜。所述框架部件以及在其间的所述密封元件也用作间隔件，平行地被夹紧的膜通过间隔件被保持相互间隔。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种结构上设计简单的加湿器，所述加湿器例如用于燃料电池。
[0005]根据本发明，该目的通过权利要求1的特征实现。从属权利要求提供了有利的改进。
[0006]通过根据本发明所述的加湿器，例如供应给燃料电池用于电化学反应的流动空气能够充分吸收水分，直到达到空气流中的所需最小水分含量。所述加湿器具有优选平行的膜的堆，所述膜相互间隔并且在各种情况下对于水蒸气具有渗透性，但是对于空气并不具有渗透性，以至于仅仅产生由具有高含水量的空气流到具有较低含水量的空气流的水交换，其中后者被输送给燃料电池。所述堆单元具有至少两个具有可渗透水分或可渗透水蒸气的膜，但优选具有多于两个膜，任选地具有几十个相互间隔的平行的膜。在各种情况下的两个膜之间形成流动路径或通道，空气流被平行地引导穿过所述流动路径或通道至膜平面并且穿过所述堆单元。
[0007]所述膜在边缘处至少部分地被框架部件或包围部件包围，其中放置在彼此上方的膜的包围部件以流动密封的方式直接地彼此连接。所述包围部件因此具有多个功能:所述膜在其边缘区域保持稳固并且在其边缘区域被包围部件保持，并且此外，堆单元中放置在彼此上方的膜通过所述包围部件彼此连接。此外，所述包围部件用于密封平行布置的两个膜之间的流动路径或通道的横向区域。在该区域中可以省去用于密封流动通道的密封元件。然而，所述密封元件的任务另外被直接地邻接的包围部件承担，所述包围部件以流动密封的方式彼此连接。这实现了具有减少数量的部件的不限制功能性的结构简单的设计。
[0008]所述包围部件可以具有例如两个箔，所述箔在横向区域中将膜包围并且例如通过层压彼此连接。所述两个箔将膜的横向区域包围在它们之间并且一起形成了层压的平膜，其中相邻的平膜以流动密封的方式被彼此连接并且于其间不具有密封元件。
[0009]在箔和所述膜之间可以至少在一侧焊接支撑格栅或屏栅。所述支撑格栅有利地覆盖膜区域的至少30%。
[0010]任选地，箔在至少一侧可以具有例如有金字塔结构的网格轮廓，其中所述网格轮廓在所述区域上延伸，在所述区域中，箔与所述膜重叠，以至于在膜材料不能被焊接在一起的情况下至少实现箔材料和膜之间的机械锚固或互锁。
[0011]在与网格轮廓相对的一侧上使用优选具有与膜相同尺寸的附加格栅，所述附加格栅能够在焊接过程中焊接到箔之一上。此外，通过格栅或格栅的网状物在所述膜中实现附加的机械固定。
[0012]根据另一个有利的实施方式，所述包围部件在其横向地位于所述膜外侧的区域具有轮廓部分，所述轮廓部分与所述膜平面相互间隔并且用于连接相邻的膜。所述轮廓部分使相邻的膜之间的间隔跨接起来，以至于将横向膜区域包围的并且具有连接部分的包围部件的整体设计成为可能。所述轮廓部分例如构造为有角的或弯曲的，并且可以具有与膜平面平行地偏置的接触区域，其中相邻膜的接触区域相互直接邻接并且彼此连接。平行部分导致了相对较大的接触区域，所述接触区域便于流动密封的连接。
[0013]膜的横向区域中的包围部件被周向构造并且因此形成了周向包围框架。根据可替代的实施方式，单独的包围部件设置于膜的一个或多个侧边缘上，特别是在两个相对的侧边缘上，然而所述90度偏置的侧边缘可以摆脱包围部件；流入和/或流出可以在该侧边缘处进行。然而，各个侧边缘均可以构造为分开的部件，即使在包围部件布置在所有侧边缘处的情况下。
[0014]穿过在其中容纳有膜的堆单元的流动在各种情况下相邻的膜之间从流动腔室到流动腔室优选地进行，所述膜位于彼此顶部上并且以90度的角度交替，因此流动交叉地从流动腔室到流动腔室进行。这使得潮湿空气能够流入堆单元的前端中，其中在该前端上以及在完全相对的前端上的每两个流动腔室形成为打开的，然而在这些前端上的其他各个流动腔室以流动密封的方式被关闭。在以90度偏置的前端，干燥的空气经过其他各个流动腔室流入堆单元，其以交替偏置的方式形成为打开或关闭。在打开的流动腔室的区域中，所述包围部件未以流动密封的方式彼此连接而是让流入或流出开口敞开。根据有利的实施方式，在打开的前端没有布置包围部件。
[0015]为了连接相邻的包围部件，例如可以将所述包围部件焊接在一起。焊接方法可以为超声焊接或摩擦焊接。
[0016]根据另一个有利的实施方式，间隔件被插入到直接相邻的膜之间，所述间隔件使膜相互间隔并且因此保证了在膜之间的足够大的流动腔室或流路或流动通道。将间隔件设置在所有的相邻的膜之间可能会有帮助。然而，根据可替代的实施方式，仅仅在相邻的膜间的每两个间隔中插入这样的间隔件，优选地插入中间的间隔，在所述中间的间隔中，经过的空气具有低压。这例如可能是燃料电池排气一侧的情况。所述间隔件具有支撑效果以至于所述通道不被阻塞。
[0017]所述间隔件能够形成连续的间隔件格栅。此外，所述间隔件可以具有引流功能以在布置有间隔件的通道中以面向目标的方式从通道中的流入侧到流出侧引导流动。例如，可以将流入和流出侧在通道中相互偏置地布置并且从流入侧到流出侧通过间隔件附加地引导流动。
【附图说明】
[0018]其他的优点和有利的实施方式可以在进一步的权利要求、【附图说明】以及附图中找至IJ。在附图中:
图1示出了具有插入到壳体中的套筒的燃料电池的加湿器，所述套筒包括多个可渗透水蒸气的膜，所述膜平行地布置在彼此上方并且形成堆单元，
图2示出了具有膜的堆单元的截面，所述膜在横向区域或边缘区域中被彼此连接的包围部件包围，
在附图中，相同的组件以相同的附图标记示出。
【具体实施方式