[發明專利]用于加濕器的流動板

有效

• 申請號: 201780072519.2
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN109982771B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: R·格洛克;A·斯派德爾
• 申請（專利權）人: 萊茵茲密封墊有限公司
• 主分類號: B01D65/08
• 分類號: B01D65/08;B01D63/08;H01M8/04119
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 胡曉萍

本發明涉及一種用于加濕器(1)的流動板(22；47；52)，其在流動板(22；47；52)的兩個彼此相對的平坦側部(21、27)上具有流場(28、29)。這種加濕器具體用于加濕用于電化學系統或HVAC應用的工藝氣體。傳統的加濕器具有較低的性能，因為水分交換通常僅發生在緊鄰水交換膜的層之間。此處提出的流動板具有多個通過開口(40、48)，其中，通過開口(40、48)設計成使得這些通過開口(40、48)到平行于流動板(22；47；52)的平坦的表面平面定向的平面上的垂直投影具有非零化的面積，使得通過通過開口(40、48)的氣體至少部分地引起垂直于流動板(22；47；52)的平坦的表面平面的流場(28、29)中引導的氣體的混合。通過開口(40、48)改善了加濕器的性能，因此允許更少數量的流動板，并從而實現了更輕且更緊湊的設計。

本申請涉及一種用于加濕器的流動板，其較佳地用于加濕工藝氣體，并且涉及一種包括這種流動板的加濕器，例如在電化學系統中的。前述電化學系統可以是例如燃料電池系統、電化學壓縮機、電解槽或類似物。除了在電化學系統領域中的應用以外，加濕器也能用于在建筑技術以及車輛中的空氣管理領域中處理空氣、即在總結為術語“加熱、通風和空氣調節”(HVAC)的領域中處理空氣。

這種加濕器例如用于加濕用于燃料電池的工藝氣體，燃料電池以分子氫和/或氧氣或空氣運行以用于發電。通常用于這種燃料電池運行的質子交換膜在溫度和濕度方面要求盡可能穩定，以便增加耐久性并提高效率。因此，供應到燃料電池的工藝氣體通常在加濕器中調節到期望的、穩定的濕度。這種加濕器包括流動板，流動板通常在它們的平坦側部上設有用于引導氣體的流場。流場可例如具有通道結構，其中，通道鄰近水傳遞介質，水傳遞介質通常呈透水膜的形式或呈具有透水膜的膜復合物的形式。

這種組件通常設有多個堆疊的流動板，在該多個堆疊的流動板之間布置有水傳遞膜或具有水傳遞膜的膜復合物。除了水傳遞膜之外，膜復合物通常包含至少一個氣體擴散層或GDL作為支承介質。例如，GDL可以布置在傳遞膜的兩側的每一側上。GDL可以例如形成為非織造織物、織造織物或多層織物(Gelege)。膜的重要性質在于是它們是不透氣的，但允許水傳遞膜和圍繞它們的氣體之間的水分交換。

例如，可以規定，在水傳遞膜或膜組合物的一側上，較濕潤的氣體被引導通過相鄰的流動板的流場，并且在水傳遞膜的相對側上，較干燥的氣體通過第二流動板的流場。在這種情況下，在水傳遞膜或膜復合物的一側上的較濕潤的氣體將水分釋放至膜，而在相對側上膜將水分釋放至較干燥的氣體。布置在水傳遞膜兩側上的流場與布置在它們之間的水傳遞膜或者與布置在它們之間的膜復合物一起相應地形成加濕器單元。

水傳遞膜占生產所述加濕器的成本的較大比例，因而通常尋求最小化水傳遞膜的面積，并且因此在任何情況下也是最小化流動板的面積。對氣體通過流動板的流場的有效引導效率因此至關重要，因為必須在盡可能最小化的交換表面上通過穿過膜傳遞水分可靠地設置氣體的預定濕度。

在這方面，從現有技術、例如德國實用新型說明書DE 20 2014 006 480U1已知在加濕器的流動板的內部的通道的設計，其對氣體的流動具有有利的影響，從而允許與水傳遞膜的全面的水分交換。

本發明相對于現有技術的背景解決了建立用于加濕器的流動板的問題，流動板使得能以盡可能更有效的方式經由水傳遞膜交換水分。

該問題通過根據權利要求1的用于加濕器的流動板和根據權利要求24的具有多個這種流動板的加濕器來解決。在從屬權利要求中描述了具體的實施例。