尤其用于燃料電池的加濕裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的尤其用于燃料電池的加濕裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由文件DE 10 2009 034 095 Al已知一種用于燃料電池的加濕裝置，其包括帶有多個(gè)相疊布置的彼此間隔開的膜片的膜片堆垛，在膜片之間形成流通道。膜片構(gòu)造成水蒸汽可穿透并且使得能夠?qū)崿F(xiàn)水分子從在兩個(gè)膜片之間引導(dǎo)的潮濕的空氣中轉(zhuǎn)移至在相鄰的流通道中的干燥的空氣流中，其由此富含有濕氣。加濕的空氣流供給給燃料電池系統(tǒng)，在其中在電化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生電流。
[0003]在堆垛中膜片在其邊緣區(qū)域中與框架件連接，其中在相鄰的膜片的框架件之間布置有密封元件以用于以流不透過的方式閉合。干燥的或潮濕的空氣交叉地流動(dòng)通過在其之間相應(yīng)存在膜片的疊置的流通道。此外框架件以及置于中間的密封元件用作間隔保持件，通過該間隔保持件保持平行夾緊的膜片彼此成間距。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于給出一種在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單構(gòu)建且高效工作的加濕裝置，其例如用于燃料電池。
[0005]根據(jù)本發(fā)明，該目的利用權(quán)利要求1的特征實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求給出了適宜的改進(jìn)方案。
[0006]借助根據(jù)本發(fā)明的加濕裝置可使例如供給給燃料電池以用于電化學(xué)反應(yīng)的流動(dòng)空氣富含濕氣到如此程度，即直至在空氣流中達(dá)到要求的最低含濕量。加濕裝置具有帶有優(yōu)選平行的且彼此間隔開的膜片的堆垛，膜片分別對(duì)于水是可穿透的，然而對(duì)于空氣是不可穿透的，從而通過膜片僅僅發(fā)生水從帶有較高濕度的空氣流交換至帶有較低濕度的、例如供給給燃料電池的空氣流。堆垛單元包括至少兩個(gè)水可穿透的或水蒸汽可穿透的膜片，然而優(yōu)選具有多于兩個(gè)膜片，必要時(shí)具有多打平行且彼此間隔開的膜片。在相應(yīng)兩個(gè)膜片之間形成有流通路或流通道，通過該流通路或流通道將空氣流平行于膜片平面引導(dǎo)通過堆垛單元。
[0007]相應(yīng)兩個(gè)直接相鄰的膜片在第一邊緣區(qū)域處以流不透過的方式彼此連接，從而通過該邊緣區(qū)域不可實(shí)現(xiàn)流體的流入或流出。以流不透過的方式閉合的邊緣區(qū)域限定了平行于邊緣區(qū)域通過堆垛單元的流通路。
[0008]與第一邊緣區(qū)域有角度錯(cuò)位地在第二邊緣區(qū)域處布置有疊置的密封條，在第一邊緣區(qū)域處以流不透過的方式連接的膜片位于密封條之間。在堆垛單元中疊置地定位有多個(gè)密封條，其中在相應(yīng)兩個(gè)彼此疊放的密封條之間形成有流開口。流開口實(shí)現(xiàn)流體的供給或
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[0009]對(duì)于帶有相應(yīng)兩個(gè)膜片的在堆垛單元中的每個(gè)層而言在相對(duì)而置的邊緣區(qū)域處僅相應(yīng)需要一個(gè)密封條。密封條同時(shí)實(shí)現(xiàn)通過以下方式將膜片可靠地固定在密封條側(cè)邊處，即膜片可在邊緣側(cè)被夾入在密封條之間或可與密封條直接固定地連接。在兩個(gè)彼此重疊堆垛的密封條之間存在兩個(gè)膜片，在這兩個(gè)膜片中例如一個(gè)例如通過粘接與密封條固定地連接，并且第二個(gè)僅松動(dòng)地在邊緣側(cè)夾入在彼此疊放的密封條之間。但同樣可行的是，第二膜片尤其通過焊接同樣固定地與密封條中的一個(gè)連接。對(duì)于粘接連接可將粘接帶粘上到密封條側(cè)邊上，膜片粘上到其暴露側(cè)上。
[0010]形成在兩個(gè)彼此疊放的密封條之間的流開口優(yōu)選由此實(shí)現(xiàn)，即密封條具有朝流通道的中間逐漸變細(xì)的截面輪廓，其中逐漸變細(xì)部?jī)?yōu)選僅構(gòu)造在密封條的一側(cè)處，而密封條的相對(duì)而置的側(cè)邊優(yōu)選平直地(geradfIkhig)實(shí)施。因此，密封條具有平直的側(cè)面和非平坦的(即，有特定輪廓的(konturiert))側(cè)面。由此在重疊堆垛時(shí)密封條例如以其向下指向的逐漸變細(xì)的輪廓放置在位于其下方的密封條的平直的上側(cè)上。在此在位于下方的密封條的平直的上側(cè)和放置于其之上的密封條的逐漸變細(xì)的輪廓之間得到流開口。
[0011 ] 優(yōu)選地，密封條僅在中間的區(qū)段中具有逐漸變細(xì)的截面，而截面在兩個(gè)端側(cè)的方向上再次變大，從而密封條根據(jù)橋的形式來(lái)實(shí)施。這實(shí)現(xiàn)密封條在其端側(cè)的區(qū)域中重疊安放并且在中間的區(qū)段中形成期望的流開口。
[0012]根據(jù)一種有利的實(shí)施方案，間隔保持件插入在兩個(gè)疊置的膜片之間，該間隔保持件用于將膜片保持到理論間距上，以便保證期望的流通道。流動(dòng)通過堆垛單元通常以具有不同壓力大小的流實(shí)現(xiàn)，其中，在其中布置有間隔保持件的流通道中的流體可具有比在相應(yīng)相對(duì)而置的膜片側(cè)上的流更低的壓力。間隔保持件保證:盡管在疊置的流通道中有壓力差，但是膜片沒有彼此貼靠，而是保持流通道敞開。
[0013]間隔保持件可形成連貫的間隔柵。此外，間隔保持件可具有導(dǎo)引流的功能，以便將在其中布置有間隔保持件的通道中的流以針對(duì)性指向的方式在通道中從流入側(cè)導(dǎo)引至流出側(cè)。例如可行的是，流入側(cè)和流出側(cè)在通道中彼此錯(cuò)位地布置并且流附加地借助間隔保持件從流入側(cè)引導(dǎo)至流出側(cè)。
[0014]根據(jù)另一有利的實(shí)施方案，將形狀配合輪廓引入到密封條的端側(cè)中，該形狀配合輪廓用于連接密封條與殼體，堆垛單元插入到該殼體中。在端側(cè)的密封條處的形狀配合輪廓關(guān)聯(lián)有在殼體的內(nèi)壁處的配對(duì)輪廓，其與形狀配合輪廓相互接合。形狀配合輪廓在密封條的端側(cè)處例如實(shí)施為槽，在殼體內(nèi)壁處的對(duì)應(yīng)的形狀配合突出部根據(jù)槽-舌原理接合到槽中。在密封條的端側(cè)處的槽優(yōu)選在豎向方向上延伸，從而重疊堆垛的密封條在端側(cè)處具有連續(xù)的槽，其在堆垛單元的整個(gè)高度上延伸。在殼體內(nèi)壁處的相應(yīng)成形的配對(duì)件可接合到該連續(xù)的槽中。
[0015]膜片可在閉合的邊緣區(qū)域(其相對(duì)于帶有密封條的邊緣區(qū)域有角度錯(cuò)位)處至少部分區(qū)段地由框架或圍邊件(Einfassungsteil)圍住，其中疊置的膜片的圍邊件直接且以流不透過的方式彼此連接。圍邊件由此承擔(dān)多重功能:膜片在其邊緣區(qū)域中由圍邊件來(lái)穩(wěn)定和保持，此外疊置的膜片在堆垛單元中通過圍邊件彼此連接。此外，圍邊件用于密封在兩個(gè)平行地布置的膜片之間的流通路或流通道的側(cè)邊區(qū)域。用于密封流通道的密封元件可在該部位處取消。更確切地說，密封元件的任務(wù)附加地由直接彼此貼靠的以流不透過的方式彼此連接的圍邊件承擔(dān)。這允許在沒有限制功能性的情況下在降低部件數(shù)量時(shí)在結(jié)構(gòu)上更簡(jiǎn)單的構(gòu)造。
[0016]圍邊件例如可包括兩個(gè)薄片(Folie)，其在側(cè)邊區(qū)域中圍住膜片并且例如通過層壓彼此連接。兩個(gè)薄片在本身之間包圍膜片的側(cè)邊區(qū)域并且一起形成層壓的平膜片(FI achmembrane)，其中相鄰的平膜片以流不透過的方式并且在沒有中間的密封元件的情況下彼此連接。
[0017]在薄片和膜片之間可至少在一側(cè)焊入支撐柵或網(wǎng)式柵(Siebgitter)。支撐柵有利地覆蓋膜片面積的至少30%。
[0018]必要時(shí)，薄片可至少在一側(cè)具有華夫餅輪廓(WafTelprofil)，例如帶有金字塔結(jié)構(gòu)，其中華夫餅輪廓在薄片與膜片的重合區(qū)域上延伸，從而在不可焊接的膜片材料的情況下至少實(shí)現(xiàn)薄片材料與膜片的機(jī)械的銷定或鎖定(Verkrallung)。
[0019]在在與華夫餅輪廓相對(duì)而置的側(cè)邊上使用附加的格柵(其優(yōu)選具有與膜片相同的尺寸)的情況下，可在焊接過程中使附加的格柵與薄片之一焊接。此外，通過格柵或格柵的橋接部實(shí)現(xiàn)在膜片中的附加地機(jī)械固定。
[0020]流動(dòng)通過堆垛單元優(yōu)選交叉地在疊置的相應(yīng)形成在膜片之間的流通道中實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
[0021]可由其它權(quán)利要求、【附圖說明】以及附圖中獲取其它的優(yōu)點(diǎn)和適宜的實(shí)施方案。其中:
圖1顯示了用于燃料電池的加濕裝置，該燃料電池帶有插入殼體中的筒，其含有多個(gè)平行相疊布置的水蒸汽可穿透的、形成堆垛單元的膜片，
圖2以截面顯示了帶有膜片的堆垛單元，膜片在側(cè)邊區(qū)域或邊緣區(qū)域中由彼此連接的圍邊件圍住，
圖3以透視圖顯示了堆垛單元，帶有疊置的密封條，在密封條之間形成流開口，
圖4以另一透視圖顯示了根據(jù)圖3的堆垛單元，
圖5以觀察密封條的端側(cè)的方式顯示了堆垛單元的一部分，
圖6顯示了堆垛單元的與圖3相應(yīng)的圖示，然而在密封條的端側(cè)處帶有附加的槽狀的形狀配合輪廓。
[0022]在附圖中相同的構(gòu)件設(shè)有相同的參考標(biāo)號(hào)。
【具體實(shí)施方式】
[0023]在圖1中示出了用于燃料電池的加濕裝置1，通過該加濕裝置為燃料電池供給富含濕氣的新鮮空氣，該新鮮空氣具有最低濕度。加濕裝置I在殼體2中具有可替換地插入的筒3，該筒用于將包含在排氣流中的濕度傳遞到供給給燃料電池的干燥的新鮮空氣流上。筒3具有堆垛單元，其帶有多個(gè)相疊堆垛的水蒸汽可穿透的膜片。
[0024]加濕裝置I的殼體2設(shè)有新鮮空氣通道4，通過該新鮮空氣通道引來(lái)環(huán)境空氣作為新鮮空氣。新鮮空氣通道4包括在筒3上游的供給區(qū)段4a以及在筒