[发明专利]衬垫组件及包括其的燃料电池加湿器

说明书

本发明涉及一种能够以提高的生产率制造并且能够显著降低其维护成本的衬垫组件和包括该衬垫组件的燃料电池加湿器。根据本公开的实施例的衬垫组件是一种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。该衬垫组件包括：封装部，具有孔，盒的端部插入该孔中；边缘部，边缘部与封装部连接并且设置在由盖的端部和形成在中间壳体的端部处的凹槽形成的空间中；以及阻尼部，形成在盒的外周面上，并且通过封装部抑制垂直运动以吸收垂直方向上的振动。

技术领域

本公开总体上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，本公开涉及一种能够以提高的生产率制造并且能够显著降低其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。与诸如干电池和蓄电池的一般化学电池不同，只要向其供给氢气和氧气，燃料电池就可以持续发电，并且因为燃料电池中没有热量损失，因此具有效率是内燃机的两倍的优点。

另外，燃料电池将通过氢和氧的结合产生的化学能直接转化为电能，因此污染物排放量低。因此，燃料电池不仅对环境友好，而且还具有减少对因能源消耗增加而导致资源枯竭的担忧的优点。

根据所用电解质的类型，这种燃料电池可以主要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)和碱性燃料电池(AFC)。

这些燃料电池中的每一个都以相同的原理工作，但所用燃料的类型、工作温度、催化剂、电解质等不同。在燃料电池中，聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)与其他燃料电池相比在更低的温度下工作，并且具有高输出密度以实现小型化，因此被认为是最有前途的输送系统以及小型固定发电设备。

提高聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)的性能的最重要因素之一是向膜电极组件(MEA)的聚合物电解质膜或质子交换膜(PEM)供应预定量的水分以保持水分含量。这是因为当聚合物电解质膜干燥时，燃料电池的发电效率迅速下降。

聚合物电解质膜的加湿方法包括：1)起泡加湿法，在压力容器中注满水后，通过扩散器使目标气体通过压力容器以向压力容器供应水分；2)直接注入法，计算燃料电池反应所需的水分供应量，并通过电磁阀将水分直接供应到气体流动管道；以及3)膜加湿法，通过使用聚合物膜向流动的气体层供应水分。

在这些方法中，通过使用仅使废气中所含的水蒸气选择性透过的膜向供给至聚合物电解质膜的空气提供水蒸气来加湿聚合物电解质膜的膜加湿法的优点在于，加湿方法可以减小加湿器的重量和尺寸。

在膜加湿法中使用的选择性透过膜优选为在形成模块时每单位体积的渗透面积大的中空纤维膜。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可以高度集成，从而可以充分进行小容量燃料电池的加湿，并且可以使用低成本材料，并且可以回收在高温下从燃料电池排出的废气中所含的水分和热量以通过加湿器进行再利用。

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包括：加湿模块110，在加湿模块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，盖120分别耦接到加湿模块110的相对两端。

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

加湿模块110包括具有废气入口111a和废气出口111b的中间壳体111以及位于中间壳体111内部的多个中空纤维膜112。中空纤维膜112束的相对两端固定到灌封部113。灌封部113通常通过浇铸法使液体聚合物(例如液体聚氨酯树脂)固化而形成。