[發(fā)明專利]中空纖維膜盒式加濕組件及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580068134.X
• 申請日: 2015-12-17
• 公開（公告）號: CN107004872B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發(fā)明（設計）人: 金京柱;吳暎奭;李振炯
• 申請（專利權）人: 可隆工業(yè)株式會社
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;H01M8/10
• 代理公司: 北京海智友知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11455
• 代理人: 吳京順;張倩

本發(fā)明提供中空纖維膜盒式加濕組件及其制造方法。該組件包括：殼體；共用中空纖維膜盒，夾在沿著殼體長度方向插入殼體的多個中空纖維膜束的兩端部；劃分部，形成在殼體內，對多個中空纖維膜束進行劃分；封裝部，一次性地對多個共用中空纖維膜盒及中空纖維膜束封裝在殼體內。該方法包括下述步驟：準備共用中空纖維膜盒，其夾在中空纖維膜束的兩端部；制造殼體，殼體具有劃分部，根據(jù)共用中空纖維膜盒的形狀和數(shù)量被確定其容量，以劃分中空纖維膜束；將多個共用中空纖維膜盒和中空纖維膜束插入殼體內而進行排列；將多個共用中空纖維膜盒和中空纖維膜束一次性地封裝在殼體內。本發(fā)明能夠根據(jù)共用中空纖維膜盒的形狀和數(shù)量制造殼體并將其擴大利用為多種容量的產(chǎn)品，根據(jù)共用中空纖維膜盒的形狀、數(shù)量和尺寸比例而提高利用效率，以簡化的封裝能夠減少制造時間和成本。

技術領域

本發(fā)明涉及一種中空纖維膜盒式加濕組件及其制造方法，更具體地，涉及下述一種中空纖維膜盒式加濕組件及其制造方法，其中共用的中空纖維膜盒被插入于殼體并與殼體形成一體，實現(xiàn)具有更多種容量的產(chǎn)品，提高中空纖維膜盒的使用效率，并且通過簡化的封裝，可減少制造時間和成本。

背景技術

燃料電池是通過氫和氧的結合產(chǎn)生電能的發(fā)電型電池。燃料電池與諸如干電池或蓄電池等的一般的電池不同，燃料電池的優(yōu)點是只要供給氫和氧，就可以連續(xù)發(fā)電，并且沒有熱損失，因此其具有大約兩倍于內燃機的效率。此外，該燃料電池由于將因氫氧結合而產(chǎn)生的化學能直接轉換成電能，因此污染物排放較低。因此，燃料電池具有以下優(yōu)點：不僅對環(huán)境有利，而且能夠降低因能量消耗的增加帶來的人們對資源枯竭的擔憂。這樣的燃料電池根據(jù)所使用的電解質的種類大體分為聚合物電解質膜燃料電池(Polymer ElectrolyteMembrane Fuel Cell:PEMFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)、堿性燃料電池(AFC)等。這些各自燃料電池歸根結底根據(jù)相同原理工作，但是所使用的燃料的種類、工作溫度、催化劑、電解質等互不相同。其中，聚合物電解質膜燃料電池與其他類型的燃料電池相比，由于能夠在低溫下工作，且輸出密度大而能夠實現(xiàn)小型化，因此不僅在小規(guī)模安裝型發(fā)電裝備上、且在輸送系統(tǒng)上具有最好的未來展望性。

在提高聚合物電解質膜燃料電池性能方面最重要的因素之一為，通過提供不少于預定水平的水分來保持膜電極組件(Membrane Electrode Assembly:MEA)的聚合物電解質膜或質子交換膜(Polymer Eletrolyte Membrane或Proton Exchange Membrane:PEM)中水分的含量。這是因為在聚合物電解質膜干燥時，發(fā)電效率會急劇下降。聚合物電解質膜的加濕方法包括：1)在耐壓容器中加滿水并使目標氣體通過擴散器(diffuser)從而供給水分的起泡(bubbler)加濕方法、2)將對燃料電池反應所需供水量進行計算并通過電磁閥向氣體流動管直接提供水分的直接噴射(direct injection)方法、和3)利用高分子分離膜向氣體流動層供給水分的加濕膜方法等。在這些方法中，從可實現(xiàn)加濕器的輕量化和小型化角度考慮，加濕膜方法有利，該方法利用僅使排出氣體中所包含的水蒸氣進行選擇性滲透的膜將水蒸氣向聚合物電解質膜供給以對聚合物電解質膜進行加濕。

如果在形成膜組件時，用于加濕膜方法的選擇性滲透膜優(yōu)選的是中空纖維膜，其每單位體積下具有大的滲透面積。也就是說，使用中空纖維膜制造加濕器時，可以實現(xiàn)具有大的接觸表面積的中空纖維膜的高集成化，因此即使使用小量，也可對燃料電池充分進行加濕。此外，能夠使用廉價材料，對從燃料電池中以高溫排出的未進行反應的氣體中所包含的水分和熱進行回收，以通過加濕器可進行再利用。

但是，在傳統(tǒng)的中空纖維膜組件的情況下，為了增加組件的容量，當多個中空纖維膜被集成，向中空纖維膜外部流動的氣體的流動因中空纖維膜導致的不一致的阻力而不能形成均勻的流動。為了解決上述問題，采用了通過對所述中空纖維膜束進行分割來增加容量或者對單位組件進行盒型化來增加容量的技術。但是這個技術可能導致制造成本的增加，這是因為制造單個盒組件所要求的時間過長，或者當分割束的時候低下的工作能力可能導致質量的變化。

專利文獻