[发明专利]带有导热能力的用于燃料电池装置的膜片加湿器

说明书

本发明涉及一种带有至少一个加湿器模块的加湿器(4)，加湿器模块具有对于水蒸气可透过的膜片(5)以及在膜片(5)两侧相应具有带有限定流动通道(7)的至少两个壁(9)的流场框架(6)。带有相对于膜片(5)提高的导热能力的热桥(8)伸过膜片(5)。本发明此外涉及一种带有这样的加湿器(4)的燃料电池装置(1)以及一种带有具有加湿器(4)的燃料电池装置(1)的机动车。

技术领域

本发明涉及一种带有至少一个加湿器模块的加湿器，加湿器模块具有对于水蒸气可透过的膜片以及在膜片两侧相应具有带有限定流动通道的至少两个壁的流场框架(Flussfeldrahmen)。本发明此外涉及一种带有加湿器的燃料电池装置以及一种带有具有加湿器的燃料电池装置的机动车。

背景技术

应用燃料电池以在电化学反应中提供电能，其例如可被用于驱动电动机。一重要的应用领域在此是燃料电池在机动车中的应用，其中，与此相联系的功率需求导致将多个燃料电池联合成燃料电池堆，从而对于反应物的供给存在相应高的需求，即一方面燃料、通常氢气和另一方面含氧的气体、通常空气。为了在具有燃料电池堆的燃料电池装置中提供足够的空气量，应用压缩空气的压缩机，其中，这与其温度的明显提高相联系，从而存在对空气在供应到燃料电池堆之前进行调节的需求，即调节成对于在燃料电池堆中燃料电池的运行必需的条件。对此应用加湿器，在其中实现湿气从燃料电池堆的潮湿的废气转变成干燥的、被压缩的、来自压缩机的空气。

在文件DE 10 2016 200 410 A1中公开了一种构建为板式加湿器(Plattenbefeuchter)的膜片加湿器，在其中流动板具有第一气体通道、第二气体通道以及冷却通道以便能够借助于流过冷却通道的冷却介质从来自压缩机的空气抽取尽可能多的热能。

在文件US 2004/0258968 A1中公开了一种加湿器，在其中水蒸气可透过的膜片通过穿孔的金属板件来提供，其孔填充有水蒸气可透过的材料，从而仅膜片面积的一小部分供水蒸气交换使用。

发明内容

本发明因此目的在于在带有足够大的膜片(其用于以燃料电池堆的排出空气有效地加湿燃料电池堆的进入空气)的加湿器中提供一种简单的调温可能性。此外目的是提供一种改善的燃料电池装置以及一种改善的机动车。

该目的通过带有权利要求1的特征的加湿器、通过带有权利要求9的特征的燃料电池装置以及通过带有权利要求10的特征的机动车来实现。本发明的有利的设计方案与适宜的改进方案在从属权利要求中来说明。

应注意的是，膜片的导热能力不足以获得期望的调温并且其也不能以简单的方式(例如通过添加金属填充元件)来改善，因为这会负面地影响膜片中的水运送，从而在文件DE 10 2016 200 410 A1中在流动板内提供冷却通道，其中，由此所需要的体积不供燃料电池堆的进入空气和排出空气使用。本发明相对于此设置成提供热桥(Waermebruecke)，其导热能力相对于膜片提高，其中，该热桥伸过膜片并且因此实现从在膜片的一侧上的一流动通道到在膜片的相对而置的一侧上的另一流动通道中的热量传输。

带有所提供的加湿器模块的加湿器特征还在于，其能够以简单的方式缩放和因此可适配功率要求并且尤其对于带有多个燃料电池的燃料电池堆的进入空气的调节可设计成使得加湿器模块多重地设置有多个被流场框架分离的膜片，其中，每个流场框架具有多个带有相关联的壁的流动通道。

热桥能够以简单的方式由此来设计，即在流场框架中的一个处成形有至少一个销(Zapfen)，其穿过膜片伸到相对而置的框架的销容纳部(Zapfenaufnahme)中，其中，热量传输还又可由此来改善，即设置有多个销和对应数量的销容纳部，其与壁相关联。销和销容纳部在此尤其是壁的整体组成部分，从而不需要附加的结构空间以在加湿器中提供必需的热特性，如果壁自身作为流场框架的部分由导热能力良好的材料(例如金属或带有较高热传导能力的塑料)形成，那么这尤其适合。关于该塑料例如可参照Albis公司的产品AlcomPA66 910/32.1 GF8 TCE8。