[发明专利]衬垫组件及包括其的燃料电池加湿器

说明书

本发明涉及一种衬垫组件及包括该衬垫组件的燃料电池加湿器，该衬垫组件可以以提高的生产率制造并且可以显著降低维护成本。根据本发明的实施例的衬垫组件是用于燃料电池加湿器的衬垫组件，该燃料电池加湿器包括中间壳体、紧固到中间壳体的盖以及设置在中间壳体中并且容纳多个中空纤维膜的至少一个盒。衬垫组件包括：封装部，包括主体构件和突出构件，主体构件具有供盒的端部插入的孔，突出构件形成在主体构件的一端并与插入孔中的盒的端部接触，从而防止中间壳体内的流体向盖；边缘部，形成在主体构件的另一端并且设置在由盖的端部以及形成在中间壳体的端部上的凹槽形成的空间中；以及密封部，形成为与盒和封装部接触以防止中间壳体内的流体向盖流动。

技术领域

本发明涉及一种衬垫组件及包括该衬垫组件的燃料电池加湿器，更具体地，涉及一种能够以提高的生产率制造并且能够显著降低维护成本的衬垫组件及包括该衬垫组件的燃料电池加湿器。

背景技术

燃料电池是通过将氢和氧结合来发电的发电型电池。与诸如干电池、蓄电池的普通化学电池不同，燃料电池只要供应氢气和氧气就可以持续地发电，并且没有热损失，因此效率大约是内燃机效率的两倍。

另外，由于氢和氧结合产生的化学能直接转化为电能，所以污染物排放量小。因此，燃料电池具有环境友好并且减少对由于增加的能量消耗引起的资源枯竭的担忧的优点。

基于所使用的电解质的种类，这些燃料电池大致分为：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。

这些燃料电池中的每一个以相同的原理工作，但所使用的燃料的类型、工作温度、催化剂、电解质等彼此不同。在这些燃料电池中，聚合物电解质燃料电池(PEMFC)与其他燃料电池相比可以在低温下工作，并且由于高输出密度而可以小型化，因此，聚合物电解质燃料电池(PEMFC)被认为不仅在小型固定发电设备中，而且在运输系统中最有前景。

改善聚合物电解质燃料电池(PEMFC)的性能的最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)供应超过一定量的水分来保持水分含量。这是因为当聚合物电解质膜变变干时，发电效率迅速降低。

作为对聚合物电解质膜进行加湿的方法有：1)鼓泡机加湿(bubblerhumidification)法，该方法通过将水填充到耐压容器之后使目标气体通过扩散器来供应水分；2)直接注入法，该方法计算燃料电池反应所需的要供应的水分的量，并且通过电磁阀直接向气流管道供应水分；以及3)膜加湿法，该方法使用聚合物分离膜向气体的流化床供应水分。

在这些方法中，在膜加湿法中，使用选择性地仅使废气中包含的水蒸气透过的膜向被供应到聚合物电解质膜的空气供应水蒸气，因此，在对聚合物电解质膜进行加湿的膜加湿法中，可以减小加湿器的重量和尺寸。

当膜加湿法中使用的选择性透过膜形成模块时，优选使用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加湿器时，具有大接触表面积的中空纤维膜的高度集成是可能的。因此，燃料电池即使容量小也可以充分被加湿，可以使用低成本的材料，并且可以收集在高温下从燃料电池排出的废气中包含的水分和热量，并且在加湿器中再利用。

图1是示出根据现有技术的燃料电池加湿器的分解透视图。如图1所示，现有技术的燃料电池加湿器100包括：加湿模块110，在所述加湿模块110中在从外部供应的空气与从燃料电池堆(未示出)排出的废气之间发生水分交换；以及盖120，所述盖120耦接到加湿模块110的两端。

其中一个盖120将从外部供应的空气供应到加湿模块110，而另一个盖将被加湿模块110加湿的空气供应到燃料电池堆。