一种燃料电池膜加湿装置的制作方法

本实用新型涉及燃料电池领域，特别涉及一种燃料电池膜加湿装置。

背景技术：

对于质子交换膜燃料电池而言，干燥的质子膜不具备传导质子的能力，因此，对于反应气体进行加湿，保证质子膜的湿润，对于提高膜的质子传导能力是必不可少的。目前应用于质子交换膜燃料电池系统的气体加湿通常是内部加湿和外部加湿。内部加湿是指在电堆内部通过改进电池的构造或者改进膜电极的结构使电堆实现加湿的方法；外加湿是指在反应气体进入到电池反应前，通过电池外部附加装置实现对燃料气体增湿的技术。

对于车载质子交换膜燃料电池系统来说，外部加湿是最常用的加湿方式。外部加湿一般有喷水加湿、膜加湿、鼓泡加湿等，而现有的膜加湿器大多都采用Nafion膜，价格昂贵，工艺复杂，外部结构缺乏灵活性，不利于后期维护。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供了一种燃料电池膜加湿装置，工艺简单，可拆卸，有利于后期维护。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一下技术方案：

提供了一种燃料电池膜加湿装置，包括壳体和端盖，所述端盖包括第一端盖和第二端盖，所述第一端盖与所述壳体的第一端面相连，所述第二端盖与所述壳体的第二端面相连，所述第一端盖上设置有第一入口和第二入口，所述第二端盖上设置有第一出口和第二出口；所述第一入口、第一出口分别设置于所述第一端盖、所述第二端盖的侧面，所述第二入口、第二出口分别设置于所述第一端盖、第二端盖的端面；

还包括膜管束，包括多根膜管，设置于所述壳体的中空内部。

作为优选的，所述第一入口与所述第一出口垂直于水平面设置，并且所述第一出口朝向地面设置。

作为优选的，所述第二出口设置有湿度传感器。

作为优选的，所述第一入口设置有阀门。

作为优选的，所述湿度传感器和所述阀门与外部控制器连接。

作为优选的，所述膜管为改性聚偏氟乙烯制成。

作为优选的，所述膜管为条状物，所述每根膜管的轴线平行于所述壳体的轴线，所述多根模块均匀排列于所述壳体的中空内部。

作为优选的，所述端盖与所述壳体之间为可拆卸连接。

作为优选的，所述端盖与所述壳体之间为螺纹连接。

作为优选的，所述端盖与所述壳体之间填充有密封结构。

本实用新型提供的一种燃料电池膜加湿装置，包括壳体和端盖，端盖包括第一端盖和第二端盖，第一端盖与壳体的第一端面相连，第二端盖与壳体的第二端面相连，第一端盖上设置有第一入口和第二入口，第二端盖上设置有第一出口和第二出口；第一入口、第一出口分别设置于第一端盖、第二端盖的侧面，第二入口、第二出口分别设置于第一端盖、第二端盖的端面；还包括膜管束，包括多根膜管，设置于壳体的中空内部。本实用新型采用的膜管束价格便宜，因此总体造价低，此外，本实用新型结构工艺简单，端盖可拆卸，有利于后期维护。

附图说明

图1所示为本实用新型实施例的燃料电池膜加湿装置的示意图；

图2所示为本实用新型的燃料电池膜加湿装置的剖面示意图；

图3所示为本实用新型的膜管束的横截面图；

图4所示为本实用新型的另一实施例的示意图；

图5所示为本实用新型的另一实施例的电气连接示意图。

其中：110、壳体；111、第一入口；112、第一出口；121、第一端盖；122、第二端盖；130、膜管；140、阀门；150、湿度传感器；160、控制器；191、第二入口；192、第二出口。

具体实施方式

为了对本实用新型的气水分离装置的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现结合说明书附图以及具体实施例对本实用新型的气水分离装置进行详细说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型实施例公开了一种燃料电池燃料电池膜加湿装置，价格便宜，工艺简单，可拆卸，有利于后期维护。

实施例1

图1所示为本实用新型实施例的燃料电池膜加湿装置的示意图，如图1所示，燃料电池膜加湿装置包括壳体110，壳体110为中空圆柱体，端盖包括第一端盖121和第二端盖122，第一端盖121与壳体110的第一端面相连，第二端盖122与壳体110的第二端面相连，第一端盖121上设置有第一入口111和第二入口191，第二端盖122上设置有第一出口112和第二出口192；第一入口111、第一出口112分别设置于第一端盖121、第二端盖122的侧面，第二入口191、第二出口192分别设置于第一端盖121、第二端盖122的端面。

请继续参见图2，为本实用新型的燃料电池膜加湿装置的剖面示意图，燃料电池膜加湿装置内部还设置有膜管束，包括多根膜管130，设置于壳体110的中空内部；在本实施例中，第一入口111用于使来自电堆的第一气体进入壳体110中空内部，使第一气体中的水分经过膜管130表面；第一出口112用于使失去水分的第一气体排出；第二入口191用于使第二气体进入壳体中空内部，使第二气体通过膜管130内部后被加湿；第二出口192用于使加湿后的第二气体进入所述电堆。

本实施例中，来自电堆的第一气体是湿润的，湿润气体经第一入口111进入壳体110中空内部，并经过膜管130时，湿润气体带有的水分经过膜管130时因膜管130良好的亲水性而分离并渗透到膜管130的内部；从第二入口191进入的第二气体是干燥的，通过膜管130内部后被渗透的水分加湿，加湿后的第二气体从第二出口192排出，进入电堆。

在本实施例中，第二入口191和第二出口192水平方向上设置，第一入口111与第一出口112垂直于水平方向设置，并且第一入口111背向地面设置，第一出口112朝向地面设置，也即是分别位于壳体110的上下两侧，湿润气体进入壳体110内部能够更快地扩散，便于气体布满整个内腔，均匀接触膜管130，提升加湿效率；壳体110内部水分过多，会凝结成液态水，将第一出口112设置在底部，利用重力势能，便于第一出口112排出积累的部分液态水。

在本实施例中，膜管130为改性聚偏氟乙烯制成，聚偏氟乙烯(PVDF)以其良好的物理化学稳定性、机械性强以及耐热耐辐射性被广泛地应用于膜分离领域，其超滤和微滤膜己应用广泛，经过改性后的聚偏氟乙烯，具有极好的亲水性、耐高温、耐酸碱，抗冲击性强，有韧性，并且该膜材料的制作工艺简单，成本低廉，是一种极好的加湿材料，这里所说的改性聚偏氟乙烯膜可以是PVDF/Al2O3膜或PVDF/TiO2膜或PVDF/Al2O3/TiO2膜，也可以是其他改性聚偏氟乙烯膜。

参见图2、图3，图3所示为本实用新型的膜管束的横截面图，在此图中膜管束和膜管仅为示例性显示，膜管130为条状物，横截面是均匀且紧密排列的。膜管130为条状物，每根膜管130的轴线平行于壳体110的轴线设置，多根模管130均匀排列于壳体110的中空内部，上千根膜管130两端均匀排列粘结在一起成形成膜管束，横向密布在壳体内。在其他实施例中，为填满壳体的中空内部，膜管束中央部分的膜管可以比较长，其横截面也是均匀且紧密排列的。

在本实施例中，第一端盖121、第二端盖122与壳体110之间为可拆卸连接，第一端盖121、第二端盖122套接在壳体110两端的外表面；更进一步的，在本实施例中，第一端盖121、第二端盖122与壳体110之间采用螺纹连接，利用可拆卸结构，方便后期的拆卸、更换内部组件。

本实施例中，第一端盖121、第二端盖122与壳体110之间的连接处还设置有密封结构(图中未示出)，可以是密封圈，如橡胶密封圈、硅胶密封圈等，也可以填充密封胶进行密封，防止漏气。

实施例2

请参见图4、图5，在本实施例中，与实施例1不同的是，在第二出口192设置有湿度传感器150，在第一入口111处设置有阀门140，湿度传感器150和阀门140与外部控制器160电气连接，当第二出口192处的湿度传感器150检测到加湿后的气体湿度达到预设湿度值，则发出信号给外部控制器160，外部控制器160则控制阀门140调节进气口的大小，以此控制第一入口111的气体流量，进而调节燃料电池膜加湿装置中的气体加湿湿度。

本实用新型提供的一种燃料电池膜加湿装置，通过壳体和与端盖的可拆卸连接，有利于后期灵活更换维修内部组件，并采用改性聚偏氟乙烯膜材料，此种改性膜具备良好的亲水性，保证了加湿的良好效果，并且通过进气口与出气口的位置设定，能够改善气体与液体的流向，使得加湿效率更高，再者通过阀门与湿度传感器的设置能够有效控制气体的加湿程度，提供一种工艺简单、成本低廉的燃料电池膜加湿装置。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内，本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。