的操作将参照上述附图进行详细描述。在本发明的示例性实施方式中，当通过电池组10的燃料电池中的氢与空气的电化学反应产生电能时，燃料电池的阴极会将升温的排气以及湿气排出。随后，来自阴极的排气可以经由第一歧管120的第一入口 121供应至膜模块110。在上面提及的过程中，经由空气压缩机30供应的干燥气体可以经由第二歧管130的第二入口 131供应至膜模块110。具体地，从空气压缩机30提供的干燥空气可以经由空气供给管线31供应至第二入口 131。此外，接通阀可以配置成接通空气供给管线31，以及闭合阀可以配置成关闭旁通管线150，但是接通阀和闭合阀可以一体形成一个阀。
[0075]因此，膜模块110可以配置成通过在排气与干燥空气之间交换水分而执行膜加湿。湿润的空气可以经由第一歧管120的第一出口 123排出并可以供应至燃料电池的阴极。此外，在膜模块110的内部中的已去除水分的排气可以经由第二歧管130的第二出口133排放到大气。
[0076]同时，在通过本发明加湿器加湿的期间，在经由第二歧管130的第二出口 133排放到大气的气体中的氢可能需要稀释。此外，旁通管线150可以由开关阀70打通。随后，从空气压缩机30提供的干燥空气的一部分可以经由旁通管线150供应至第一歧管120和第二歧管130的内部，并且可以通过上述的歧管120和130供应至膜模块110的内部。
[0077]具体地，由于干燥空气可以通过旁通管线150而经过第二歧管130的内部并且可以供应至第一歧管120的内部，干燥空气可以经由在第二歧管130内部的旁通管线150的连接孔151供应至第二歧管130的内部。结果，干燥空气可以经由第一和第二歧管120和130供应至膜模块110的内部。此外，当干燥空气经由旁通管线150供应至第一和第二歧管120和130的内部时，干燥空气的回流可以通过单向阀155而防止。如图4中(a)所示，单向阀155可以具有嘴形的弹性变形的出口端以及基于干燥空气的流动方向通过干燥空气的压力而打通的阀通道。
[0078]此外，如图4中(b)所示，当干燥空气以流动的相反方向回流时，单向阀155可以具有嘴形的可以恢复到原始形状的出口端以及闭合的阀通道，从而防止干燥空气的回流。在如上所述根据本发明的各个示例性实施方式的燃料电池系统100中，向加湿器200供应干燥空气的旁通管线150可以布置在加湿器200中，以稀释来自于加湿器200的排气中的氢。
[0079]因此，由于将空气供应到加湿器200中的旁通管线150可以布置在加湿器200中以稀释来自加湿器200的排气中的氢，加湿器200中的通道可以用作旁通管线空间，从而省略将要安装用于干燥空气的旁通管线的管道或软管的空间，从而减少燃料电池的包装。
[0080]图5到图7简要示出根据本发明的各个示例性实施方式的用于燃料电池加湿器的旁通管线的多个实例。如图5所示，示例性旁通管线150可以布置在膜模块110以及歧管120和130中的积聚冷凝水的部分中。由于在加湿器200中的冷凝水或所积聚的水可以随着经由旁通管线150供应的干燥空气一起排出到外部，可以防止由于寒冷天气条件下产生的冰块所造成的加湿器200中压力的上升。而且，空气压缩机30由于加湿器200中压力升高造成的负担可以降低，并作为结果，空气压缩机30的功率消耗可以降低并且燃料电池车的燃料效率可以提尚。
[0081]此外，由于在加湿器200中的冷凝水或所积聚的水可以随着经由旁通管线150供应的干燥空气一起排放到外部，加湿器200中的水可以用于在加湿器200中使用膜来使空气流湿润，从而加湿器200的效率可以得以进一步提高。
[0082]如图6所示，示例性旁通管线150可以插入到第二歧管130的下部并与第二歧管130的内部连接。具体地，旁通管线150可以随着插入到第二歧管130的下部中而与第二歧管130的内部连接，而并不贯穿第二歧管130的下部。
[0083]如图7所示，示例性旁通管线150可以插入到第二歧管130的上部并与第二歧管130的内部连接。具体地，旁通管线150可以随着插入到第二歧管130的上部中而与第二歧管130的内部连接，而不贯穿第二歧管130的上部。
[0084]尽管已经描述了本发明的示例性实施方式，但是需要指出，本发明的精神并不局限于本文所列的示例性实施方式，并且理解本发明的本领域技术人员可以通过添加、更改和去除在同一精神内的组件而容易地实现包含在本发明精神内的其他示例性实施方式，而那些示例性实施方式应解释为包含在本发明的精神内。
[0085]虽然已经结合目前被认为是实用的示例性实施方式的内容描述了本发明，应当理解本发明并不局限于已公开的实施方式，恰恰相反，本发明意在涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种更改和等价配置。
【主权项】
1.一种用于燃料电池的加湿器，其包含: 膜模块，其具有布置在所述膜模块中的多捆中空纤维膜； 歧管，各个所述歧管与所述膜模块的两侧连接，所述歧管配置成将从所述燃料电池的阴极而来的排气以及经由空气压缩机供应的干燥空气注入到所述膜模块的内部中，并将已去除水分的排气以及润湿的空气从所述膜模块的内部排出；以及 至少一个旁通管线，其配置成插入到所述歧管的内部并与所述膜模块的内部连接，并且选择性地与从所述空气压缩机供应的干燥空气的供给路径连接， 其中，所述加湿器配置成在来自于所述燃料电池的阴极的排气与经由空气压缩机供应的干燥空气之间交换水分并向所述阴极供应湿润的空气。2.根据权利要求1所述的加湿器，其中所述旁通管线安装有布置在所述歧管的外部的开关阀。3.根据权利要求1所述的加湿器，其中所述膜模块包括配置成支持所述中空纤维膜的两端的支承构件，并且所述旁通管线固定于所述支承构件。4.根据权利要求1所述的加湿器，其中所述旁通管线插入到将已去除水分的排气排出的至少一个所述歧管中并延伸至另一个所述歧管的内部。5.根据权利要求4所述的加湿器，其中所述旁通管线暴露于在所述歧管之间的所述膜模块的外部。6.根据权利要求4所述的加湿器，其中所述旁通管线布置在所述膜模块和所述歧管的内部的冷凝水积聚的部分中。7.根据权利要求1所述的加湿器，其中所述旁通管线插入到配置成将已去除水分的排气排出的至少一个所述歧管的下部中并与该歧管的内部连接。8.根据权利要求1所述的加湿器，其中所述旁通管线布置在配置成将已去除水分的排气排出的至少一个所述歧管的上部中并与该歧管的内部连接。9.根据权利要求1所述的加湿器，其中所述旁通管线设置有连接孔，所述连接孔与配置成将已去除水分的排气排出的至少一个所述歧管的内部连接。10.根据权利要求1所述的加湿器，其中所述旁通管线安装有用于防止所述干燥空气的回流的单向阀。11.根据权利要求10所述的加湿器，其中所述单向阀由鸭嘴阀形成。12.一种燃料电池系统，其包含: 电池组，其包括配置成产生电能的单元燃料电池； 空气压缩机，其配置成向燃料电池的阴极供应空气； 加湿器，其与所述空气压缩机连接并配置成执行从所述阴极排出的排气以及经由所述空气压缩机供应的干燥空气的膜加湿；以及 氢罐，其配置成向所述燃料电池的阳极供应氢， 其中，至少一个旁通管线选择性地与在所述空气压缩机与所述加湿器之间的空气供给路径连接并且配置在所述加湿器中。13.根据权利要求12所述的燃料电池系统，其中所述加湿器包括: 膜模块，其具有布置在所述膜模块中的多捆中空纤维膜； 歧管，各个所述歧管与所述膜模块的两侧连接，所述歧管配置成将排气和干燥空气注入到所述膜模块的内部中，并将已去除水分的排气以及润湿的空气从所述膜模块的内部排出。14.根据权利要求13所述的燃料电池系统，其中所述旁通管线插入到所述歧管的内部中并与所述膜模块的内部连接，并且选择性地与从所述空气压缩机供应的干燥空气的供给路径连接。15.根据权利要求13所述的燃料电池系统，其中所述旁通管线安装有布置在所述歧管的外部的开关阀。16.根据权利要求14所述的燃料电池系统，其中所述旁通管线安装有鸭嘴单向阀。
【专利摘要】本发明提供用于燃料电池的加湿器。加湿器配置成通过使用膜使来自于燃料电池阴极的排气以及经由空气压缩机供应的干燥空气润湿，并向阴极供应湿润的空气。加湿器包括：膜模块，其具有布置在其内部的多捆中空纤维膜；以及歧管，各个歧管与膜模块的两侧连接，歧管配置成将排气和干燥空气注入到膜模块的内部，并将已去除水分的排气以及湿润空气从膜模块的内部排出。至少一个旁通管线插入到歧管的内部并与膜模块的内部连接，并且选择性地与从空气压缩机供应的干燥空气的供给路径连接。
【IPC分类】H01M8/10, H01M8/04
【公开号】CN105322201
【申请号】CN201410674148
【发明人】金贤裕, 权赫律
【申请人】现代自动车株式会社
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2014年11月21日
【公告号】DE102014223520A1, US20160036073