[发明专利]组装型盒块及包括该组装型盒块的中空纤维膜模组

说明书

本发明涉及一种能够使各种类型的盒能够被制造的组装型盒块及包括该组装型盒块的中空纤维膜模组，根据本发明的一个实施例的组装型盒块包括：本体部，本体部在其中收容多个中空纤维膜，并且具有分别形成在其上部和下部的网状部；以及紧固部，紧固部形成在本体部的侧表面上，并且与相邻的组装型盒块紧固。此外，根据本发明的一个实施例的中空纤维膜模组包括：壳体单元，壳体单元包括第一流体入口、第一流体出口、第二流体入口和第二流体出口；以及盒单元，盒单元安装在壳体单元的内部，并通过紧固多个组装型盒块而形成，每个组装型盒块中收容多个中空纤维膜。

技术领域

本公开涉及一种中空纤维膜模组，更具体地，涉及一种使各种形式的盒可被制造的组装型盒块以及包括该组装型盒块的中空纤维膜模组。

背景技术

燃料电池是将氢和氧结合来产生电的发电电池。这种燃料电池的优点在于：与诸如干电池或蓄电池的普通化学电池不同，只要氢和氧被供给就可以连续地产生电；以及没有热损失，因此燃料电池的效率是内燃机效率的约两倍。

另外，燃料电池将由氢和氧的结合产生的化学能直接转化为电能，因此仅少量的污染物(如果有的话)被排放。因此，燃料电池具有以下优点：它是环境友好的，并且可以减少由于能耗的增加而引起的资源枯竭的担忧。

根据所用电解质的种类，这种燃料电池可被分为聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC：Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)、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。

这些燃料电池基本上按照相同的原理工作，但在所使用的燃料的种类、工作温度、催化剂和电解质方面彼此不同。在这些燃料电池中，聚合物电解质膜燃料电池被已知为对于运输系统以及小型固定发电设备是最有利的，这是因为聚合物电解质膜燃料电池在比其他燃料电池更低的温度下工作，并且聚合物电解质膜燃料电池的输出密度高，由此可以使聚合物电解质膜燃料电池小型化。

提高聚合物电解质膜燃料电池性能的最重要方法之一是向膜电极组件(MEA)的聚合物电解质膜(也称为“质子交换膜”)(PEM)供应至少一定量的水分以保持水含量。这是因为，如果聚合物电解质膜变干，则发电效率急剧降低。

对聚合物电解质膜进行加湿的方法包括：1)起泡加湿法，用水填充耐压容器，通过扩散器使目标气体通过耐压容器使得目标气体可以被提供水分；2)直接喷射法，计算对于燃料电池反应所需供给的水分量，并通过电磁阀将水分直接供应给气体流动管；以及3)膜加湿法，使用聚合物分离膜将水分供应给气态流化床。

在这些方法中，膜加湿法使用仅对排气中的水蒸气可渗透的膜并将水蒸气提供给向聚合物电解质膜供给的气体以加湿聚合物电解质膜，该膜加湿法的优点在于可以减少加湿器的重量和尺寸。

在形成模组的情况下，每单位体积的渗透面积大的中空纤维膜优选地用作膜加湿法的选择性膜。即，在使用中空纤维膜制造加湿器的情况下，接触面积大的中空纤维膜可以被高度地集成，由此(i)即使在小容量的情况下也可以充分地加湿燃料电池，(ii)可以使用低价材料，(iii)可以收集和再利用从燃料电池中排放的未反应的热气中包含的水分和热量。

在使用中空纤维膜的加湿器的情况下，为了提高加湿器的容量，将多个中空纤维膜集成。然而，在这种情况下，由于高度地集成的中空纤维膜引起的阻力，中空纤维膜外部的气态流化床不能均匀地形成在加湿器的整个内部。

为了克服这个问题，如图1所示，已经开发出在其中安装有多个盒11的中空纤维膜模组。由于多个盒11被安装在加湿器壳体10中，因此可以实现均匀的气体流动。即，每个盒11容纳中空纤维膜束，并且多个盒11被安装在加湿器壳体10中，使得引入的气体流过每个盒的内部，由此其可以实现均匀的气体流动。

然而，这种常规的盒类型具有以下问题。