具有一体式密封结构的增湿器膜组件及增湿器的制作方法

本技术属于燃料电池，具体涉及一种具有一体式密封结构的增湿器膜组件。

背景技术：

1、全球碳排放要求日趋严格，各国对新能源的重视程度逐步提升，在目前多种新能源技术路线并存的情况下，质子交换膜燃料电池（pemfc）因其环保和高效率等优势脱颖而出成为了目前新能源领域的主流技术路线。它通过氧化还原反应持续不断的将两极板上的燃料和氧气的化学能转换为电能，两极板间的质子交换膜需持续保持稳定的湿态才能具有良好的质子传递性能，因工作状态质子交换膜失水严重，所以需要采用增湿技术对其进行增湿。

2、行业中较为成熟的技术是使用外置膜增湿器使燃料电池湿排气与干进气进行湿度和热量交换，通过调节进、出气使质子交换膜可以始终工作在最佳状态。

3、目前增湿器常用结构有两种，一种是膜组件多与外壳或端盖使用胶液封装为一体的结构，密封效果好，但一旦增湿器膜组件寿命终了或损坏时，膜增湿器需要进行整体更换，造成资源的极大浪费且对环境造成一定污染，不符合低碳环保的理念。

4、另一种增湿器是在膜组件与外壳或端盖之间增加密封或连接零部件，使膜组件和外壳体可以脱开，但是增加密封零部件的形式将会提升膜增湿器的结构的复杂度，更换膜组件时会出现密封结构装配不到位的情况，使更换膜组件后膜增湿器的密封失效风险大幅上升。因此，亟需对燃料电池膜增湿器结构进行改进，以解决上述存在的问题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种具有一体式密封结构的增湿器膜组件，密封结构与膜组件集成为一体且结构牢固，能够承受轴向压力。

2、为实现上述目的，本实用新型的具有一体式密封结构的增湿器膜组件包括由灌缝胶制成的左端板和右端板，左端板和右端板之间连接有若干膜元件；

3、各膜元件均包括外壳，外壳内设有多根中空纤维膜管，左端板和右端板上分别设有与多根中空纤维膜管一一对应的通气孔，各中空纤维膜管均由左端板的通气孔导通至右端板的通气孔；各膜元件于左右方向的中部位置套设有环形隔板，各膜元件的外壳左端部设有左开口，各膜元件的外壳右端部设有右开口，

4、将左端板和右端板统一称为端板；

5、将左端板处的左向和右端板处的右向统一称为轴向外向；

6、端板的周向表面粘接有连接架，连接架包括与端板的周向表面相粘接的底筒，底筒的轴向内端向径向外侧的方向一体设有径向板，径向板的径向中部向轴向外向一体设有密封胶圈连接筒，底筒的周向外表面粘接有密封胶圈，密封胶圈连接筒嵌入密封胶圈并与密封胶圈相粘接；底筒的周向内表面一体设有端板连接环，端板连接环嵌入端板的周向表面并与端板相粘接。

7、本实用新型还公开了一种增湿器，采用上述具有一体式密封结构的增湿器膜组件，包括左端盖、右端盖以及连接在左端盖和右端盖之间的壳体；

8、左端盖与左端板围成左空气腔，右端盖与右端板围成右空气腔；左端盖上设有连通左空气腔的第一空气接口，右端盖上设有连通右空气腔的第二空气接口；

9、环形隔板、左端板、壳体以及各干膜元件围成左尾气腔，环形隔板、右端板、壳体以及各膜元件围成右尾气腔；壳体上设有连通左尾气腔的左尾气接口以及连通右尾气腔的右尾气接口；将左端盖和右端盖统一称为端盖，端盖与壳体通过法兰结构固定连接；

10、端盖的轴向内端部设有环形台阶，密封胶圈的周向外表面与环形台阶的径向外表面相压接，密封胶圈的轴向外表面与环形台阶的轴向端面在轴向方向上相压接。

11、本实用新型具有如下的优点：

12、本实用新型中的连接架与端板和密封胶圈之间均具有较大的粘接面积，且连接架通过端板连接环嵌入端板的周向表面，通过密封胶圈连接筒在轴向方向上嵌入密封胶圈，不仅扩大了粘接结合面积，也增强了结合牢固程度，使得密封胶圈在装配前即已与膜组件的端板形成一体式结构，装配时无须再现场将密封胶圈装配至合适的位置，不会出现密封胶圈装配效果不良的情况。本实用新型中的密封胶圈与端板的连接结构能够承受较大的轴向力，为实现轴向密封提供了基础。

13、本实用新型中的增湿器中，端盖的环形台阶的两个面均与密封胶圈相压接，接触面积较大，同时实现了径向密封和轴向密封，能够利用端盖与壳体之间法兰连接的轴向压紧力实现端板与端盖之间良好的密封。端板连接环嵌入端板的周向表面并与端板相粘接，使得密封胶圈和连接架能够承受较大的轴向压力，而不会从端盖的周向表面被压掉。

14、总之，本实用新型结构简洁，使密封结构与端盖形成一体式结构，不需要装配现场装配密封结构，只需要将增湿器膜组件装入壳体，再通过法兰结构连接上左端盖和右端盖即可，装配过程简单快捷，密封效果好，密封处不会发生漏气现象。

技术特征：

1.具有一体式密封结构的增湿器膜组件，包括由灌缝胶制成的左端板和右端板，左端板和右端板之间连接有若干膜元件；

2.增湿器，采用权利要求1中所述具有一体式密封结构的增湿器膜组件，包括左端盖、右端盖以及连接在左端盖和右端盖之间的壳体；

技术总结
本技术公开了一种具有一体式密封结构的增湿器膜组件，包括左右端板，左右端板之间连接有若干膜元件；端板的周向表面粘接有连接架，连接架包括底筒，底筒的轴向内端向径向外侧方向一体设有径向板，径向板的径向中部向轴向外向一体设有密封胶圈连接筒，底筒的周向外表面粘接有密封胶圈，密封胶圈连接筒嵌入密封胶圈；底筒的周向内表面一体设有端板连接环，端板连接环嵌入端板的周向表面。本技术还公开了相应的增湿器。本技术结构简洁，使密封结构与端盖形成一体式结构，不需要装配现场装配密封结构，只需要将增湿器膜组件装入壳体，再通过法兰结构连接上左端盖和右端盖即可，装配过程简单快捷，密封效果好，密封处不会发生漏气现象。

技术研发人员：常运来,杨友意,潘庆龙,高冬雪,柴华,闻帅
受保护的技术使用者：平原滤清器有限公司
技术研发日：20230615
技术公布日：2024/1/15