[发明专利]一种平板膜增湿单元及平板膜增湿器

说明书

本发明公开了一种平板膜增湿单元及平板膜增湿器，其包括:两个流道板、传湿膜，流道板正反面均设有向板面内凹陷且左右间隔并排的多个流道槽、与流道槽相对应的另一面则是向板面外突出的多个突脊；两个流道板分为湿侧流道板和干侧流道板，湿侧流道板的突脊设置有多个连通相邻两个流道槽的凹坑。平板膜增湿器包括多个上述平板膜增湿单元和多个上述的传湿膜，多个平板膜增湿单元和多个传湿膜依次贴合设置，可增强加湿气体向被加湿气体的水蒸汽传递效果，增加传湿膜的利用面积，提高湿空气入口流量均匀性，适用于燃料电池的领域。

技术领域

本发明涉及燃料电池增湿领域，特别涉及一种平板膜增湿单元及平板膜增湿器。

背景技术

随着燃料电池的应用，燃料电池系统的集成及发展对增湿器提出了更高的要求；传统的平板膜增湿器具有结构简单，制作简易、运转稳定等优点，但其部分传湿膜和流道板接触，不与增湿气体和被增湿气体接触，无法参与增湿工作，造成较大的浪费，导致其膜利用面积低下，进一步造成增湿器体积大等问题，以及湿空气分布不均匀而导致传质效率低，无法适应燃料电池系统的集成及发展的要求，因而无法得到广泛应用。

发明内容

本发明目的在于提供一种平板膜增湿单元及平板膜增湿器，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：

首先本发明提供一种平板膜增湿单元，其包括:两个流道板、位于两个流道板之间的传湿膜，所述流道板正反面均设有向板面内凹陷且左右间隔并排的多个流道槽、与所述流道槽相对应的另一面则是向板面外突出的多个突脊；两个流道板分为湿侧流道板和干侧流道板，所述湿侧流道板的突脊设置有多个连通相邻两个流道槽的凹坑；所述湿侧流道板与干侧流道板相对两侧中，所述流道槽一一相对，所述突脊一一相对。

本发明所提供的平板膜增湿单元的有益效果是：在使用时，湿侧流道板一表面上的多个流道槽与传湿膜之间形成湿流通域，湿流通域包括多个湿侧流道，而干侧流道板一表面上的多个流道槽与传湿膜之间形成干流通域，干流通域包括多个干侧流道，在湿侧流道板中位于相邻两个流道槽的突脊上的多个凹坑将相邻两个湿侧流道连通，湿气体经过湿侧流道时，水通过传湿膜传递给干流通域的干气体，同时湿气体可沿凹坑流至旁侧的湿侧流道，凹坑的存在可以增加湿空气流向传湿膜的流速，从而使更多的水通过膜传递；同时也将原本独立的湿侧流道连通起来，形成整体，使湿气体向两侧分布，起到强化传热传质的效果。

作为上述技术方案的进一步改进，所述干侧流道板上的突脊设置有与所述凹坑一一对应的多个透气孔。

透气孔与凹坑在位置上重合对应，可增加传热传质的面积，配合湿侧增加的传湿面积，确保水蒸气可顺利自湿流通域经过传湿膜，并从传湿膜流向干流通域，增加膜利用面积。

作为上述技术方案的进一步改进，在湿侧流道板中相邻两个正反面的突脊上的凹坑相互错开设置。

在使用时，一般在湿侧流道板的两侧均贴附有传湿膜，在湿侧流道板两侧均形成有湿流通域，两侧湿流通域上的凹坑相互错位设置，使得两侧湿气体流经的增加区域相互错开，即是令湿侧流道板对两侧传湿膜的抵触点分布错开，提高湿侧流道板安装的稳定性。

此外，本方案的所述凹湿侧流道板的流道槽与凹坑对应的位置上构成有向板面外凸出的凸起。这样相邻两个流道槽上的凸起也相互错开，凸起可使得湿气体在湿侧流道内产生漩涡，涡流会导致水的停留时间更长，因此凸起的存在会使传质和传热的时间更长，由于产生的漩涡减少了尾迹区域，使边界层变薄，导致流动失稳和更好的流体混合，因此进一步增强了传热传质的效果，也就是说，流经湿侧流道的湿气体会被凹坑前侧的凸起挡一下，使得其中一部的湿气体流过凹坑进入另外的湿侧流道；其中凸起是基于凹坑而成型的，这样生产更加方便，同时也使得湿侧流道板的用材更少。