膜加湿器筒体和包括该膜加湿器筒体的燃料电池膜加湿器的制作方法

本公开涉及一种膜加湿器筒体和包括该膜加湿器筒体的燃料电池膜加湿器，更具体地，涉及一种膜加湿器筒体，其中可以防止容纳在筒体中的中空纤维膜被流体损坏，以及一种包括该膜加湿器筒体的燃料电池膜加湿器。

背景技术：

1、燃料电池是指通过结合氢气和氧气而产生电力的发电电池。与常规化学电池如干电池、蓄电池等不同，只要供应氢气和氧气，燃料电池就可以连续地产生电力，并且由于没有热损失，效率是内燃机的两倍。

2、此外，因为通过结合氢气和氧气产生的化学能被直接转化为电能，燃料电池排放的污染物水平低。因此，燃料电池不仅是环境友好的，而且减少了由于能量消耗增加引起的对资源枯竭的担忧。

3、根据使用的电解质的类型，燃料电池可以大致被划分为聚合物电解质膜燃料电池(pemfc)、磷酸燃料电池(pafc)、熔融碳酸盐燃料电池(mcfc)、固体氧化物燃料电池(sofc)、碱性燃料电池(afc)等。

4、每种燃料电池的工作原理基本相同，但是使用的燃料的类型、工作温度、催化剂、电解质等各不相同。其中，pemfc由于在比其它燃料电池更低的温度下运行并且由于它们的高功率密度而可以小型化，因此，其被认为是不仅在小型固定发电设备中，而且在运输系统中是最有前景的燃料电池。

5、改善pemfc的性能的重要因素之一是通过向膜电极组件(mea)的聚合物电解质膜或质子交换膜(pem)供应一定量的水分以保持水分含量。这是因为，当聚合物电解质膜干燥时，发电效率骤然降低。

6、加湿聚合物电解质膜的方法可以包括：1)用水填充耐压容器并使目标气体经过扩散器来供应水分的鼓泡加湿法；2)计算燃料电池反应所需要的水分并且通过电磁阀向气体流管直接供应水分的直接注射法；和3)通过使用聚合物分离膜向气体流化床供应水分的加湿膜法等。

7、在这些方法中，膜加湿法通过使用选择性地允许废气中包含的水蒸气通过的膜，将水蒸气提供给供应至聚合物电解质膜的空气，从而加湿聚合物电解质膜，这有利于使膜加湿器更轻和更紧凑。

8、当形成模块时，膜加湿法中使用的选择性渗透膜可以优选地为每单位体积具有大渗透面积的中空纤维膜。即，当使用中空纤维膜制造膜加湿器时，具有大接触表面积的中空纤维膜可以高度集成，因此，仅使用少量的中空纤维膜就可以实现燃料电池的充分加湿，可以使用低成本的材料，并且可以通过膜加湿器回收和再利用在高温下从燃料电池排出的废气中包含的水分和热量。

技术实现思路

1、技术问题

2、本公开提供了一种膜加湿器筒体，其中可以防止容纳在筒体中的中空纤维膜被流体损坏，以及一种包括该膜加湿器筒体的燃料电池膜加湿器。

3、技术方案

4、根据本公开的一个实施方案，膜加湿器筒体可以包括：内壳体，其中容纳有中空纤维膜，第一流体在该中空纤维膜中流动，并且该内壳体包括具有第一硬度的材料；灌封部，固定所述中空纤维膜的末端；第一网孔部，通过其引入第二流体，并且该第一网孔部包括多个窗口；和第二网孔部，通过所述第一网孔部引入的所述第二流体在通过所述中空纤维膜与所述第一流体交换水分之后通过该第二网孔部排出，并且该第二网孔部包括多个窗口。所述第一网孔部和所述第二网孔部中的至少任意一个可以包括冲击吸收部，该冲击吸收部包括具有比所述第一硬度低的第二硬度的材料。

5、在根据本公开的一个实施方案的膜加湿器筒体中，冲击吸收部可以包括吸收层，该吸收层形成在通过切割所述内壳体的一部分而形成的接合部的中空纤维膜侧表面上，并且包括具有第二硬度的材料。

6、在根据本公开的一个实施方案的膜加湿器筒体中，所述冲击吸收部可以包括吸收层，该吸收层形成为围绕通过切割所述内壳体的一部分而形成的接合部，并且包括具有第二硬度的材料。

7、在根据本公开的一个实施方案的膜加湿器筒体中，在所述内壳体中可以形成开口，所述第一网孔部和所述第二网孔部可以形成在所述冲击吸收部中，所述冲击吸收部可以是覆盖形成在所述内壳体中的所述开口的吸收板，并且包括具有第二硬度的材料。

8、在根据本公开的一个实施方案的膜加湿器筒体中，所述第一硬度可以在肖氏d 20至肖氏d 80的范围内，所述第二硬度可以在肖氏a 5至肖氏a 80的范围内。

9、根据本公开的一个实施方案，燃料电池膜加湿器在第一流体与第二流体之间进行水分交换，并且包括：中间壳体；将第二流体引入到中间壳体中的第二流体入口；将第二流体排出至外部的第二流体出口；和至少一个筒体，设置在所述中间壳体中并且容纳多个中空纤维膜。所述筒体可以包括：内壳体，其中容纳有中空纤维膜，第一流体在该中空纤维膜中流动，并且该内壳体包括具有第一硬度的材料；灌封部，固定所述中空纤维膜的末端；第一网孔部，通过其引入所述第二流体，并且该第一网孔部包括多个窗口；和第二网孔部，通过所述第一网孔部引入的所述第二流体在通过所述中空纤维膜与所述第一流体交换水分之后通过该第二网孔部排出，并且该第二网孔部包括多个窗口。所述第一网孔部和所述第二网孔中的至少任意一个可以包括冲击吸收部，该冲击吸收部包括具有比所述第一硬度低的第二硬度的材料。

10、在根据本公开的一个实施方案的燃料电池膜加湿器中，冲击吸收部可以包括吸收层，该吸收层形成在通过切割所述内壳体的一部分而形成的接合部的中空纤维膜侧表面上，并且包括具有第二硬度的材料。

11、在根据本公开的一个实施方案的燃料电池膜加湿器中，所述冲击吸收部可以包括吸收层，该吸收层形成为围绕通过切割所述内壳体的一部分而形成的接合部，并且包括具有第二硬度的材料。

12、在根据本公开的一个实施方案的燃料电池膜加湿器中，在所述内壳体中可以形成开口，所述第一网孔部和所述第二网孔部可以形成在所述冲击吸收部中，所述冲击吸收部可以是覆盖形成在所述内壳体中的所述开口的吸收板，并且包括具有第二硬度的材料。

13、在根据本公开的一个实施方案的燃料电池膜加湿器中，所述第一硬度可以在肖氏d 20至肖氏d 80的范围内，所述第二硬度可以在肖氏a 5至肖氏a80的范围内。

14、根据本公开的各个方面的实施方式的具体说明包括在下面详细说明中。

15、有益效果

16、根据本公开的实施方案，在流体流动方向上波动的中空纤维膜可以接触软质材料的冲击吸收部，以减少中空纤维膜中发生的摩擦，从而减少由长时间重复使用引起的损坏。

技术特征：

1.一种膜加湿器筒体，包括：

2.根据权利要求1所述的膜加湿器筒体，其中，所述冲击吸收部包括吸收层，该吸收层形成在通过切割所述内壳体的一部分而形成的接合部的中空纤维膜侧表面上并且包括具有所述第二硬度的材料。

3.根据权利要求1所述的膜加湿器筒体，其中，所述冲击吸收部包括：

4.根据权利要求1所述的膜加湿器筒体，其中，开口形成在所述内壳体中，

5.根据权利要求1至4中任一项所述的膜加湿器筒体，其中，所述第一硬度在肖氏d 20至肖氏d 80的范围内，所述第二硬度在肖氏a 5至肖氏a 80的范围内。

6.一种燃料电池膜加湿器，在第一流体与第二流体之间进行水分交换，并且包括：

7.根据权利要求6所述的燃料电池膜加湿器，其中，所述冲击吸收部包括吸收层，该吸收层形成在通过切割所述内壳体的一部分而形成的接合部的中空纤维膜侧表面上并且包括具有所述第二硬度的材料。

8.根据权利要求6所述的燃料电池膜加湿器，其中，所述冲击吸收部包括：

9.根据权利要求6所述的燃料电池膜加湿器，其中，开口形成在所述内壳体中，

10.根据权利要求6至9中的任一项所述的燃料电池膜加湿器，其中，所述第一硬度在肖氏d 20至肖氏d 80的范围内，所述第二硬度在肖氏a 5至肖氏a 80的范围内。

技术总结
提供了一种膜加湿器筒体和包括该膜加湿器筒体的燃料电池膜加湿器，所述筒体能够防止容纳在该筒体中的中空纤维膜被流体损坏。所述膜加湿器筒体可以包括：内壳体，其中容纳有中空纤维膜，第一流体在该中空纤维膜中流动，并且该内壳体包括具有第一硬度的材料；灌封部，固定所述中空纤维膜的末端；第一网孔部，通过其引入第二流体，并且该第一网孔部包括多个窗口；和第二网孔部，通过所述第一网孔部引入的所述第二流体在通过所述中空纤维膜与所述第一流体交换水分之后通过该第二网孔部排出，并且该第二网孔部包括多个窗口。所述第一网孔部和所述第二网孔部中的至少任意一个可以包括冲击吸收部，该冲击吸收部包括具有比所述第一硬度低的第二硬度的材料。

技术研发人员：李娥凛,吴暎奭,李智润
受保护的技术使用者：可隆工业株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17