本發(fā)明涉及一種特別是用于燃料電池系統(tǒng)的加濕器堆疊、加濕器裝置以及此外涉及用于加濕器堆疊的膜。

背景技術(shù)：

1、從各種實(shí)施例中的現(xiàn)有技術(shù)中已知用于燃料電池系統(tǒng)的加濕器裝置，其中在一方面中空纖維加濕器和另一方面平坦膜加濕器的兩種主要技術(shù)之間存在差異。

2、加濕器裝置是燃料電池系統(tǒng)不可或缺的部件，因?yàn)樗_保燃料電池堆中使用的電解質(zhì)膜始終以濕潤(rùn)狀態(tài)存在，使得其中的電解質(zhì)以水合狀態(tài)存在。當(dāng)燃料電池系統(tǒng)的電解質(zhì)膜不夠濕潤(rùn)時(shí)，電解質(zhì)的電導(dǎo)率降低，這會(huì)降低燃料電池的性能。為了以最佳性能和/或最佳程度的效率操作燃料電池堆，加濕器裝置因此是核心部件。

3、所有已知的加濕器裝置具有的共同點(diǎn)在于，它們對(duì)供給到燃料電池堆的干燥陰極空氣流進(jìn)行加濕，在于，來(lái)自燃料電池的濕潤(rùn)排氣空氣流中的水分被供給到該干燥空氣流。通常，供給到燃料電池堆的干燥空氣流和來(lái)自燃料電池堆的濕潤(rùn)空氣流以交叉流或逆流的方式被引導(dǎo)穿過(guò)在其處發(fā)生水分轉(zhuǎn)移的水分可透過(guò)的膜。

4、已知的平坦膜加濕器包括多個(gè)堆疊的框架板，這些框架板形成分別由水分可透過(guò)的膜彼此分離的多個(gè)干燥氣體和濕潤(rùn)氣體通道。

5、在這種背景下，膜通常固定地連接到相應(yīng)的框架板，例如，膠合或焊接。

6、例如，從de?102016014895a1和de?102019123534?a1中已知這種加濕器裝置。

7、由于燃料電池系統(tǒng)中加濕器裝置操作時(shí)會(huì)出現(xiàn)高熱負(fù)荷(以廢氣流中所包含的熱能的形式)以及機(jī)械負(fù)荷(以經(jīng)由膜表面作用的壓力梯度的形式)，所以膜與框架板的連接是潛在的薄弱點(diǎn)，這會(huì)導(dǎo)致加濕器裝置過(guò)早失效。前述問(wèn)題由于在操作期間的某些條件下出現(xiàn)的壓力峰值而進(jìn)一步惡化。

8、此外，在依賴(lài)于膜與框架板的直接連接的已知加濕器裝置中，存在這樣的缺點(diǎn)，即，在制造過(guò)程中這種連接復(fù)雜且易于失效并且需要連續(xù)的質(zhì)量控制。

9、最后，公差問(wèn)題可能導(dǎo)致已知的概念：由于典型的加濕器堆疊由多達(dá)300個(gè)堆疊層組成，所以堆疊方向的公差會(huì)累積；總的來(lái)說(shuō)，這會(huì)導(dǎo)致毫米范圍內(nèi)的尺寸偏差，這些偏差相應(yīng)地難以通過(guò)補(bǔ)償元件來(lái)補(bǔ)償。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于加濕器裝置的加濕器堆疊，特別是用于燃料電池系統(tǒng)的加濕器堆疊，其包括改善的熱魯棒性和機(jī)械魯棒性，并且因此使得能夠跨很長(zhǎng)一段時(shí)間無(wú)干擾操作，并且此外，與已知加濕器堆疊相比，其生產(chǎn)更容易且更便宜。

2、該目的通過(guò)具有獨(dú)立權(quán)利要求1的特征的加濕器堆疊解決。

3、另一個(gè)目的是提供一種加濕器裝置，特別用于燃料電池系統(tǒng)。

4、該目的通過(guò)具有權(quán)利要求26和27的特征的加濕器裝置解決。

5、另一個(gè)目的是提供用于加濕器堆疊的膜。

6、本發(fā)明的有益實(shí)施例和優(yōu)點(diǎn)來(lái)自附加的權(quán)利要求、說(shuō)明書(shū)和附圖。

7、根據(jù)本發(fā)明的用于加濕器裝置、特別是用于燃料電池系統(tǒng)的加濕器堆疊包括多個(gè)框架板，這些框架板在板堆疊中在堆疊方向上一個(gè)接一個(gè)。在板堆疊中，形成分別由膜分離的至少兩組流動(dòng)通道。第一組通道包括濕潤(rùn)氣體通道，并且第二組通道包括干燥氣體通道。該膜允許水分從在濕潤(rùn)氣體通道中被引導(dǎo)的流體流轉(zhuǎn)移到在干燥氣體通道中被引導(dǎo)的流體流。根據(jù)本發(fā)明，膜設(shè)置有至少部分周向延伸的密封件，該密封件至少分部段地在相鄰的框架板處密封接觸。周向延伸的密封件包括至少兩個(gè)流動(dòng)通道密封部段，其存在于由膜在膜的第一表面處提供的水分轉(zhuǎn)移表面的兩個(gè)或更多個(gè)周向邊緣處，其中由膜在第一表面處提供的水分轉(zhuǎn)移表面的至少兩個(gè)其他周向邊緣不具有流動(dòng)通道密封部段。流動(dòng)通道密封部段現(xiàn)在相對(duì)于相鄰的框架板密封，以便在由膜、由相鄰的框架板、由相鄰的另一個(gè)膜和由流動(dòng)通道密封部段界定的區(qū)域中形成流動(dòng)通道中的一個(gè)。

8、該膜特別可以包括ptfe或pfsa薄膜。該薄膜優(yōu)選在兩個(gè)非織造層之間、特別是pet、pps或pa的非織造層之間被框住或?qū)訅撼蓨A層狀。這種層壓的優(yōu)點(diǎn)在于保護(hù)了薄膜，該薄膜非常薄并且因此難以處理，并且機(jī)械上不是非常魯棒。此外，表面處的非織造物有利于所述至少部分周向延伸的密封件在膜處的附接，因?yàn)楸∧ぞ哂蟹浅；锏谋砻娌⑶乙虼瞬惶m合作為用于連結(jié)方法的作用點(diǎn)。另一方面，非織造物包括多孔或粗糙的結(jié)構(gòu)，并且因此明顯更適合于連結(jié)。

9、由板堆疊形成的流動(dòng)通道在堆疊方向(高度)上可具有0.5mm至3mm的尺寸。在這種背景下，干燥氣體通道可以具有比濕潤(rùn)氣體通道更大的高度。這是有利的，因?yàn)橐赃@種方式在干燥氣體通道中產(chǎn)生減少的壓力損失；在該系統(tǒng)背景下，這對(duì)于燃料電池堆的效率是有益的，因?yàn)橐赃@種方式，燃料電池堆的陰極側(cè)可以被提供有盡可能高的壓力水平。

10、有利的是，與已知的加濕器堆疊相比，根據(jù)本發(fā)明的加濕器堆疊在操作中出現(xiàn)的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷方面不易出現(xiàn)失效。這主要是這樣實(shí)現(xiàn)的，即，根據(jù)本發(fā)明，至少部分周向延伸的密封件的流動(dòng)通道密封部段存在于膜處，并且膜具體實(shí)施為與框架板分離。用于形成流動(dòng)通道的膜和框架板的密封作用有利地排他地通過(guò)板堆疊的壓縮(即通過(guò)摩擦力)來(lái)實(shí)現(xiàn)?？紤]到至少部分周向延伸的密封件的材料的沉降和蠕變行為，可以毫無(wú)問(wèn)題地確定為此所需的預(yù)緊力。

11、然而，根據(jù)本發(fā)明的加濕器堆疊不僅在操作上有利。它還在制造方面優(yōu)于已知的加濕器堆疊。這也特別是由于至少部分周向延伸的密封件的流動(dòng)通道密封部段的配置而再次實(shí)現(xiàn)。周向延伸的密封件可以以無(wú)故障、可靠和快速的方式通過(guò)已建立的成型或一次成形方法被緊固在膜處。由于安裝狀態(tài)下的密封緊密度純粹通過(guò)由于板堆疊的壓縮而產(chǎn)生的摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此對(duì)至少部分周向延伸的密封件和膜之間的連接質(zhì)量沒(méi)有造成增加的要求；尤其不需要如現(xiàn)有技術(shù)的依賴(lài)于膜與框架板的直接連接的加濕器堆疊中那樣類(lèi)似復(fù)雜的質(zhì)量控制。

12、在實(shí)施例中，板堆疊可通過(guò)至少一個(gè)夾持力產(chǎn)生裝置(特別是一個(gè)或多個(gè)拉桿)保持在一起，其中，板堆疊中的膜排他地通過(guò)夾持作用被緊固。膜不膠合到框架板的堆疊構(gòu)造對(duì)于顯著更可靠的制造(沒(méi)有易于失效的膠合步驟)是有利的。此外，在提高耐用性方面存在優(yōu)點(diǎn)(特別是在熱、水分和振動(dòng)的作用下，粘合連接是成問(wèn)題的)，并且由于可以更好地自動(dòng)化的制造過(guò)程，存在顯著的成本節(jié)約潛力。作為拉桿(作為夾持力產(chǎn)生裝置)的替代，也可以使用張緊帶或?qū)Ρ绢I(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)似乎合適的另一裝置部件，以便通過(guò)夾持力在堆疊方向上加載加濕器堆疊。

13、在另一個(gè)實(shí)施例中，由膜提供的水分轉(zhuǎn)移表面可以具有多邊形、特別是矩形形狀。在這種背景下，流動(dòng)通道密封部段定位在膜的第一表面處的水分轉(zhuǎn)移表面的兩個(gè)或更多個(gè)相對(duì)定位的周向邊緣處，其中，膜的第一表面處的水分轉(zhuǎn)移表面的至少兩個(gè)其它相對(duì)定位的周向邊緣不具有流動(dòng)通道密封部段。在矩形形狀的情況下，在特定實(shí)施例中也可以提供正方形形狀；這增加了對(duì)于框架板以及膜使用相同部分的可能性，并由此提供了顯著的成本節(jié)約潛力。

14、膜所提供的水分轉(zhuǎn)移表面的在第一表面處不具有流動(dòng)通道密封部段的兩個(gè)其他周向邊緣的區(qū)域中，分別提供進(jìn)入兩組流動(dòng)通道中的一者的流動(dòng)通道中的流入和流出橫截面。

15、類(lèi)似地，膜在第二表面處可以不具有流動(dòng)通道密封部段，第二表面背離第一表面，沿著至少所述兩個(gè)周向邊緣，流動(dòng)通道密封部段在其處存在于第一表面處。這樣，對(duì)應(yīng)的流入和流出橫截面被提供到流動(dòng)通道中的另一組中。

16、在優(yōu)選實(shí)施例中，周向延伸的密封件可以固定地連接到膜，特別是可注射成型或膠合到膜。特別地，周向延伸的密封件可以包括硅樹(shù)脂或者由硅樹(shù)脂組成。此外，在實(shí)施例中，密封件可以包括epdm或熱塑性彈性體或由epdm或熱塑性彈性體組成。周向延伸的密封件與膜的粘合連接特別可以通過(guò)粘合條來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，利用可固化液體粘合劑的粘合連接也是可以想到的。原則上，當(dāng)周向延伸的密封件僅固定在膜處以便使得能夠組裝加濕器堆疊時(shí)，這對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的概念來(lái)說(shuō)是足夠的，因?yàn)槊芊庾饔弥饕?jīng)由加濕器堆疊的壓縮由摩擦力提供。

17、此外，流動(dòng)通道密封部段中的至少一個(gè)可以包括至少一個(gè)密封唇，優(yōu)選兩個(gè)或更多個(gè)密封唇。由于密封唇的使用，實(shí)現(xiàn)了壓縮力和密封變形之間的優(yōu)化關(guān)系，使得實(shí)現(xiàn)預(yù)定密封作用所需的壓縮力由于該措施而減小。這一方面特別是對(duì)于堆疊多個(gè)框架板-膜單元非常重要，因?yàn)閴嚎s力像串聯(lián)連接一樣累加。

18、在實(shí)施例中，流動(dòng)通道密封部段的厚度可以是膜厚度的許多倍，其中流動(dòng)通道密封部段的厚度是膜厚度的至少3倍，優(yōu)選至少5倍，特別是至少7倍。通道尺寸也基本上由流動(dòng)通道密封部段的高度限定。流動(dòng)通道的總高度由流動(dòng)通道密封件的(壓縮)高度和流動(dòng)通道密封件相對(duì)于其密封的框架板的厚度得出。

19、此外，流動(dòng)通道密封部段中的至少一個(gè)可以圍繞由膜提供的水分轉(zhuǎn)移表面的至少一個(gè)周向邊緣進(jìn)行引導(dǎo)，特別是圍繞周向邊緣注射成型，并圍繞周向邊緣接合，特別是以u(píng)形。這是有利的，因?yàn)橐赃@種方式改善了膜材料中/處的流動(dòng)通道密封件的機(jī)械錨定。此外，膜在后側(cè)處以這種方式被保護(hù)免受機(jī)械負(fù)荷或磨損；這進(jìn)一步有助于故障安全操作。在實(shí)施例中，膜可以在注射成型有流動(dòng)通道密封件的區(qū)域中被穿孔，使得密封材料可以穿透膜；這進(jìn)一步改善了密封件與膜的附接或錨定。

20、在另一個(gè)實(shí)施例中，濕潤(rùn)氣體通道中的主流動(dòng)方向可以與干燥氣體通道中的主流動(dòng)方向以一定角度延伸，其中，對(duì)于板堆疊中一個(gè)接一個(gè)的膜，所述至少兩個(gè)流動(dòng)通道密封部段分別存在于彼此不同的周向邊緣處。以這種方式，根據(jù)本發(fā)明的加濕器堆疊可以?xún)?yōu)選地以交叉流操作，這在一方面有利于盡可能高效地轉(zhuǎn)移水分，因?yàn)楦稍矬w積流和濕潤(rùn)體積流可以以這種方式特別均勻地分布在膜的水分轉(zhuǎn)移表面上。另一方面，在具有單獨(dú)殼體的加濕器裝置的實(shí)施例中，加濕器堆疊相對(duì)于用于干燥和濕潤(rùn)流體流的對(duì)應(yīng)供給和排出連接器的密封作用被簡(jiǎn)化。

21、在實(shí)施例中，特別是在膜的基本形狀具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性的實(shí)施例中，即，例如，在正方形基本形狀的情況下，膜可在板堆疊的所有堆疊層中相同，且膜在板堆疊的相鄰堆疊層中的安裝方向可分別旋轉(zhuǎn)，特別是分別旋轉(zhuǎn)90°。

22、作為替代或補(bǔ)充，板堆疊的相鄰堆疊層中的框架板的安裝方向可分別旋轉(zhuǎn)，特別是分別旋轉(zhuǎn)90°，其中板堆疊的所有堆疊層中的框架板優(yōu)選是相同的。

23、框架板可以包括含金屬的片材金屬材料由含金屬的片材金屬材料構(gòu)成，特別是片材鋼。片材金屬材料的框架板，特別是呈不銹鋼的片材鋼的形式，提供了優(yōu)異的耐熱性和耐化學(xué)性的優(yōu)點(diǎn)，并且此外，可以用已建立的且可廉價(jià)實(shí)現(xiàn)的制造方法(沖壓、彎曲)來(lái)生產(chǎn)。所采用的片材金屬的厚度特別可以達(dá)到0.2mm-0.8mm，優(yōu)選0.3mm-0.5mm。

24、在實(shí)施例中，至少兩個(gè)相鄰膜之間可以存在至少一個(gè)膜支撐元件和/或至少一個(gè)流混合元件，特別是流動(dòng)網(wǎng)格。膜支撐元件和/或流混合元件有利地跨膜的整個(gè)水分轉(zhuǎn)移表面延伸，并相對(duì)于作用在水分轉(zhuǎn)移表面上的壓力梯度支撐該表面。膜支撐元件和/或流混合元件可以具體實(shí)施為單件式配置，使得兩種功能結(jié)合在一個(gè)裝置部件中。流混合元件充當(dāng)流動(dòng)分布器，并且可以以目標(biāo)方式引起湍流；這具有這樣的結(jié)果，即，可用的水分轉(zhuǎn)移表面可以盡可能高效地用于水分交換。因此，流混合元件特別可以是層流混合器。除了塑料材料、特別是pps或pet之外，還可以想到金屬、特別是不銹鋼作為用于膜支撐元件和/或流混合元件、特別是流動(dòng)網(wǎng)格的材料。膜支撐元件和/或流混合元件特別可以包括十字結(jié)構(gòu)，該十字結(jié)構(gòu)包括以一定角度彼此交叉的多個(gè)腹板或肋。這樣，一方面，支撐表面被最大化，并且另一方面，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)了對(duì)流的二維影響，所以流混合作用被優(yōu)化。膜支撐元件和/或流混合元件可以是單獨(dú)插入板堆疊中的裝置部件。然而，在實(shí)施例中，膜支撐元件和/或流混合元件也可以形成在框架板處，特別是與框架板一起形成為單個(gè)零件。對(duì)應(yīng)地集成到框架板中的膜支撐元件和/或流混合元件可以由為框架板提供的平坦起始材料實(shí)現(xiàn)，例如通過(guò)簡(jiǎn)單的沖壓和彎曲方法。

25、在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，框架板可包括遠(yuǎn)離板基平面突出的至少一個(gè)支撐元件。在支撐元件的背離板基平面的端部和板基平面之間，形成至少一個(gè)流動(dòng)開(kāi)口，該流動(dòng)開(kāi)口通向至少兩組流動(dòng)通道的流動(dòng)通道中的一個(gè)。在膜的至少兩個(gè)周向邊緣的區(qū)域中，流動(dòng)通道密封部段在其處存在于第一表面處，支撐元件被支撐在膜的第二表面處，該第二表面背離第一表面并且不具有流動(dòng)通道密封部段，以便將密封預(yù)緊引入到流動(dòng)通道密封部段中。

26、支撐元件可特別具體實(shí)施為從板基平面抬高的局部凸起，特別是深拉圓頂部分。特別地，多個(gè)間隔開(kāi)的支撐元件可以沿著周向邊緣分布而存在。為了盡可能均勻地傳遞壓縮力并且沒(méi)有局部壓力峰值，這是有利的。

27、在優(yōu)選的特殊實(shí)施例中，支撐元件可以具體實(shí)施為沿著相應(yīng)周向邊緣延伸的壓力桿，其中壓力桿優(yōu)選與膜的周向邊緣區(qū)域性地接觸。以這種方式，壓縮力引入的均勻性被進(jìn)一步優(yōu)化，并且可靠地防止了膜在第二表面處的局部損壞。關(guān)于制造，壓力桿可以由框架板的板狀基本材料通過(guò)分離和成形工藝生產(chǎn)，例如沖壓和彎曲，所述工藝可以被很好地控制并且是廉價(jià)的。

28、在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，壓力桿可具體實(shí)施為板材料的折疊部段，特別是彎曲部段。在這種背景下，流動(dòng)開(kāi)口特別具體實(shí)施在框架板的間隔開(kāi)的彎曲部段之間，該彎曲部段將板基平面連接到壓力桿。彎曲部段可以被理解為腹板，該腹板在例如通過(guò)沖壓產(chǎn)生流動(dòng)開(kāi)口之后將板基平面連接到壓力桿。

29、在又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，彎曲部段可以被設(shè)計(jì)成彈性地有彈力的，并且特別可以?xún)?chǔ)存由夾持力產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的夾持力。彎曲部段的彈性彈力特性特別與堆疊方向有關(guān)。彈性彈力特性的原因是彎曲部段中的彈性變形，彎曲部段以這種方式基本上充當(dāng)片簧。即使在由于至少部分周向延伸的密封件的材料中的沉降過(guò)程而導(dǎo)致固有密封預(yù)緊隨時(shí)間的推移而降低的情況下，這種彈性彈力特性對(duì)于維持板堆疊中的密封件壓縮是特別重要的。因此，這是一項(xiàng)重要的措施，以便在盡可能長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)維持板堆疊的密封緊密性。

30、在實(shí)施例中，支撐元件也可以形成在膜處。特別地，支撐元件可以由多個(gè)相鄰的凸起或突起形成，這些凸起或突起沿著膜的在第一表面處不存在流動(dòng)通道密封部段的周向邊緣布置。像流動(dòng)通道密封部段一樣，凸起或突起定位在膜的第一表面處。在膜側(cè)支撐元件之間，形成流動(dòng)開(kāi)口，該流動(dòng)開(kāi)口通向所述至少兩組流動(dòng)通道的流動(dòng)通道中的一個(gè)。膜側(cè)支撐元件可以被支撐在相鄰的框架板處。有利地，膜側(cè)支撐元件可以由與流動(dòng)通道密封部段相同的材料構(gòu)成，并且可以與流動(dòng)通道密封部段一起在共同的工藝步驟中生產(chǎn)，特別是通過(guò)注射成型。

31、在實(shí)施例中，在第二表面處，沿著在第一表面處存在流動(dòng)通道密封部段的所述至少兩個(gè)周向邊緣，膜可以包括第二密封件，其與相應(yīng)相鄰框架板的至少一個(gè)支撐元件(特別是壓力桿)接觸。

32、特別地，次級(jí)密封件可以由至少一個(gè)流動(dòng)通道密封部段的圍繞周向邊緣被引導(dǎo)并且特別是注射成型的部段形成。這使得能夠與流動(dòng)通道密封部段在共同的加工步驟中一起提供次級(jí)密封件，這使得根據(jù)本發(fā)明的加濕器堆疊的制造更具成本效益。替代地，流動(dòng)通道密封部段和次級(jí)密封件也可以?xún)H表面地應(yīng)用在彼此背離的膜表面上，而不圍繞膜的邊緣接合。

33、可以特別提供的是，次級(jí)密封件的厚度小于流動(dòng)通道密封部段的厚度，和/或次級(jí)密封件被具體實(shí)施為平坦密封件。次級(jí)密封件的厚度特別可以是流動(dòng)通道密封部段的厚度二分之一或者甚至三分之一。

34、在進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例中，板堆疊可形成供給和排出通道，其沿堆疊方向延伸，并流體連通地連接到所述至少兩組流動(dòng)通道。加濕器堆疊的該實(shí)施例與對(duì)應(yīng)的端板一起可以在沒(méi)有與加濕器堆疊分離或位于加濕器堆疊外部的殼體的情況下直接用作加濕器裝置，因?yàn)楦稍矬w積流和濕潤(rùn)體積流的供給和排出是由板堆疊內(nèi)的對(duì)應(yīng)配置實(shí)現(xiàn)的。

35、特別是，作為干燥氣體供給通道的第一供給通道可以在入口側(cè)處連接到干燥氣體通道，并且作為濕潤(rùn)氣體供給通道的第二供給通道可以在入口側(cè)處連接到濕潤(rùn)氣體通道。作為替代或附加地，作為干燥氣體排出通道的第一排出通道可以在出口側(cè)處連接到干燥氣體通道，并且作為濕潤(rùn)氣體排出通道的第二排出通道可以在出口側(cè)處連接到濕潤(rùn)氣體通道。

36、相應(yīng)的供給和排出通道特別由框架板和/或膜中的對(duì)應(yīng)流動(dòng)凹腔形成，在堆疊時(shí)凹腔形成供給和排出通道。流動(dòng)凹腔可以理解為框架板和/或膜的結(jié)構(gòu)中的獨(dú)立凹部，當(dāng)在堆疊方向上彼此堆疊時(shí)，其形成在堆疊方向上延伸的供給和排出通道。流動(dòng)凹腔特別存在于位于水分轉(zhuǎn)移表面外部的區(qū)域中。

37、在特定實(shí)施例中，在外部包圍流動(dòng)凹腔的區(qū)域中，膜分別設(shè)置有流動(dòng)凹腔密封件，該密封件相對(duì)于相鄰的框架板特別是雙向地密封，其中，特別地，流動(dòng)凹腔密封件固定地連接到膜，特別是注射成型或膠合到膜。流動(dòng)凹腔密封件也可以特別地設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)密封唇，以便最小化實(shí)現(xiàn)預(yù)定密封作用所需的壓縮力。直接形成在膜處的流動(dòng)凹腔密封件具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即它可以與至少部分周向延伸的密封件的流動(dòng)通道密封部段一起在共同的加工步驟中生產(chǎn)；這進(jìn)一步降低了制造成本。

38、在另一個(gè)實(shí)施例中，流動(dòng)凹腔密封件也可以具體實(shí)施為與膜分離的密封件，并且可以在外部包圍流動(dòng)凹腔的區(qū)域中與彼此相鄰的一個(gè)框架板連接，或可松散地插入在框架板之間。即使在流動(dòng)凹腔密封件的配置與膜分離的后一種情況下，然而它相對(duì)于相應(yīng)的相鄰框架板雙向地密封。

39、在又一優(yōu)選實(shí)施例中，在兩個(gè)相鄰框架板之間可以布置至少一個(gè)壓縮限制元件，該壓縮限制元件預(yù)設(shè)相鄰框架板的最小距離，并以這種方式限制膜的周向延伸密封件在堆疊方向上的壓縮。壓縮限制元件可以特別地形成在一個(gè)或多個(gè)框架板處，并且可以接觸相鄰的框架板。然而，在其他實(shí)施例中，壓縮限制元件可以與框架板分離，并且特別是可以作為預(yù)定厚度的插入部分被插入在兩個(gè)相鄰的框架板之間。該插入部分可以是預(yù)定厚度的片材金屬條，特別是墊圈。壓縮限制元件提供有效的措施，以便在制造期間總是確保至少部分周向密封件的預(yù)定預(yù)緊，特別是其流動(dòng)通道密封部段的預(yù)定預(yù)緊。實(shí)際上，特別是通過(guò)諸如螺紋桿的夾持力產(chǎn)生裝置，板堆疊可以被如此強(qiáng)有力地壓縮，直到分別存在于兩個(gè)框架板之間的壓縮限制元件彼此接觸。關(guān)于測(cè)量技術(shù)，這種狀態(tài)可以簡(jiǎn)單地通過(guò)監(jiān)測(cè)緊固扭矩來(lái)確定。替代地，板堆疊也可以通過(guò)受控的壓力產(chǎn)生裝置(例如壓縮或張力測(cè)試機(jī))被預(yù)緊，并且隨后螺紋桿可以設(shè)置有螺母，以便維持調(diào)節(jié)后的預(yù)緊。壓縮限制元件的另一個(gè)積極效果在于，以這種方式對(duì)整個(gè)堆疊構(gòu)造進(jìn)行有效的公差管理是可能的。當(dāng)使用壓縮限制元件時(shí)，在堆疊方向上的長(zhǎng)度公差不再取決于可能變化的密封壓縮，而是排他地取決于框架板的尺寸公差，該尺寸公差可以在工藝技術(shù)方面得到明顯更好的控制，特別是它們的厚度和壓縮限制元件在堆疊方向上的尺寸。因此，為了使得能夠大規(guī)模生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的加濕器堆疊，這是一項(xiàng)重要的措施。

40、本發(fā)明的另一方面涉及一種加濕器裝置，特別是用于燃料電池系統(tǒng)的加濕器裝置，包括根據(jù)本發(fā)明的加濕器堆疊，該加濕器堆疊包括至少一個(gè)膜，該至少一個(gè)膜使得能夠?qū)⑺謴臐駶?rùn)流體流轉(zhuǎn)移至干燥流體流并且安裝在兩個(gè)端板之間，特別是被夾持。至少一個(gè)端板包括來(lái)自包括用于干燥流體流的供給連接器、用于濕潤(rùn)流體流的供給連接器、用于干燥流體流的排出連接器和/或用于濕潤(rùn)流體流的排出連接器的組中的至少一個(gè)連接器。用于干燥流體流的供給連接器和用于干燥流體流的排出連接器流體連通地連接到加濕器堆疊的第二組通道，包括干燥氣體通道。用于濕潤(rùn)流體流的供給連接器和用于濕潤(rùn)流體流的排出連接器流體連通地連接到加濕器堆疊的第一組通道，包括濕潤(rùn)氣體通道。

41、根據(jù)本發(fā)明的加濕器裝置的第一實(shí)施例可稱(chēng)為不帶殼體的變型，因?yàn)榧訚衿鞫询B與端板一起自身形成殼體。關(guān)于加濕器裝置的該第一實(shí)施例，加濕器堆疊特別適合，其中板堆疊形成供給和排出通道，該供給和排出通道在堆疊方向上延伸并且流體連通地連接到所述至少兩組流動(dòng)通道。加濕器堆疊的這個(gè)實(shí)施例與對(duì)應(yīng)的端板一起可以在沒(méi)有與加濕器堆疊分離或者在加濕器堆疊的外部的殼體的情況下直接用作加濕器裝置，因?yàn)楦稍矬w積流和濕潤(rùn)體積流的供給和排出通過(guò)板堆疊內(nèi)的對(duì)應(yīng)配置來(lái)實(shí)現(xiàn)。

42、特別地，作為干燥氣體供給通道的第一供給通道可以在入口側(cè)處連接到干燥氣體通道，并且作為濕潤(rùn)氣體供給通道的第二供給通道可以在入口側(cè)處連接到濕潤(rùn)氣體通道。作為替代或附加地，作為干燥氣體排出通道的第一排出通道可以在出口側(cè)處連接到干燥氣體通道，并且作為濕潤(rùn)氣體排出通道的第二排出通道可以在出口側(cè)處連接到濕潤(rùn)氣體通道。

43、相應(yīng)的供給和排出通道特別由框架板和/或膜中的對(duì)應(yīng)流動(dòng)凹腔形成，在堆疊時(shí)流動(dòng)凹腔形成供給和排出通道。流動(dòng)凹腔可以被理解為在框架板和/或膜的結(jié)構(gòu)中的獨(dú)立的凹部，它們?cè)诙询B方向上彼此堆疊，形成在堆疊方向上延伸的供給和排出通道。流動(dòng)凹腔特別地定位在位于水分轉(zhuǎn)移表面外部的區(qū)域中。

44、形成在至少一個(gè)端板上并且包括用于干燥流體流的供給連接器、用于濕潤(rùn)流體流的供給連接器、用于干燥流體流的排出連接器和/或用于濕潤(rùn)流體流的排出連接器的連接器，因此有利地與由板堆疊自身提供的供給和排出通道流體接觸，這進(jìn)而與加濕器堆疊的所述至少兩組流動(dòng)通道流體連通。

45、這種不帶殼體的變型提供以下優(yōu)點(diǎn)，即以最少的支出和最低的成本，可提供根據(jù)本發(fā)明的加濕器裝置的不同性能變型，因?yàn)樵黾踊驕p少板的數(shù)量很容易就是可能的，借助于此可直接影響膜表面面積。因此，基于相同的基本設(shè)計(jì)，可以覆蓋應(yīng)用情形的全部范圍。此外，另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，對(duì)于不帶有殼體的變型，由于高功能集成，可以節(jié)省安裝空間。

46、本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及一種加濕器裝置，特別是用于燃料電池系統(tǒng)的加濕器裝置，該加濕器裝置帶有殼體，其包括用于干燥流體流的供給連接器、用于濕潤(rùn)流體流的供給連接器、用于干燥流體流的排出連接器和用于濕潤(rùn)流體流的排出連接器。在殼體中，布置有根據(jù)本發(fā)明的加濕器堆疊，該加濕器堆疊包括至少一個(gè)膜，該膜使得能夠?qū)⑺謴臐駶?rùn)流體流轉(zhuǎn)移到干燥流體流。用于干燥流體流的供給連接器和用于干燥流體流的排出連接器流體連通地連接到加濕器堆疊的包括干燥氣體通道的第二組通道，并且用于濕潤(rùn)流體流的供給連接器和用于濕潤(rùn)流體流的排出連接器流體連通地連接到加濕器堆疊的包括濕潤(rùn)氣體通道的第一組通道。

47、根據(jù)本發(fā)明的加濕器裝置的第二種變型是帶有殼體的變型。在該變型中，加濕器堆疊可以包括至少一個(gè)殼體密封件，該殼體密封件存在于加濕器堆疊和殼體之間，用于連接到加濕器堆疊的干燥氣體通道和濕潤(rùn)氣體通道的流動(dòng)區(qū)域的相互密封。在這種背景下，殼體密封件的至少一些部段可以被設(shè)計(jì)成用于將加濕器堆疊機(jī)械地保持在殼體中，并且同時(shí)相對(duì)于殼體密封該加濕器堆疊。

48、關(guān)于殼體密封件的可能實(shí)施例，已經(jīng)參考申請(qǐng)de?102021119892.5，其內(nèi)容通過(guò)引用并入本文。根據(jù)本發(fā)明的上述應(yīng)用中公開(kāi)的殼體密封件的適用性不受板堆疊的相應(yīng)不同的內(nèi)部構(gòu)造的損害。

49、最后，本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及用于根據(jù)本發(fā)明的加濕器堆疊的膜，其使得能夠?qū)⑺謴脑跐駶?rùn)氣體通道中被引導(dǎo)的流體流轉(zhuǎn)移到在干燥氣體通道中被引導(dǎo)的流體流。該膜設(shè)置有至少部分周向延伸的密封件，該密封件至少分部段地能夠在加濕器堆疊的相鄰框架板處形成密封接觸。至少部分周向延伸的密封件包括至少兩個(gè)流動(dòng)通道密封部段，其存在于由膜在膜的第一表面處提供的水分轉(zhuǎn)移表面的兩個(gè)或更多個(gè)周向邊緣處。由膜提供的水分轉(zhuǎn)移表面的至少兩個(gè)其他周向邊緣在第一表面處不具有流動(dòng)通道密封部段。流動(dòng)通道密封部段被配置成相對(duì)于加濕器堆疊的相鄰框架板密封，以便在由膜、由加濕器堆疊的相鄰框架板、由加濕器堆疊的相鄰另一膜以及由流動(dòng)通道密封部段界定的區(qū)域中形成加濕器堆疊的流動(dòng)通道。

50、與發(fā)明主題“加濕器堆疊”相關(guān)的所公開(kāi)的所有特征和特征組合及其具體優(yōu)點(diǎn)可應(yīng)用于另外的發(fā)明主題“加濕器裝置”和“膜”，且反之亦然。

51、在實(shí)施例中，每個(gè)框架板還可包括插置在所述至少一個(gè)支撐元件之間并連接所述至少一個(gè)支撐元件的支撐網(wǎng)格。

52、所述至少一個(gè)支撐元件可進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)凹坑，所述凹坑設(shè)置在所述至少一個(gè)支撐元件中，并沿所述至少一個(gè)支撐元件的長(zhǎng)度分布，所述一個(gè)或多個(gè)凹坑中的每一個(gè)均設(shè)置到所述壓力桿的頂表面中，從所述壓力桿的底表面突出，并朝向所述板基平面延伸。

53、流動(dòng)凹腔密封件和至少部分周向延伸的密封件中的每一者可包括：左止擋件部分、右止擋件部分、插置在左止擋件部分和右止擋件部分之間的中間隆起部分、以及插置在中間隆起部分與左止擋件部分和右止擋件部分中的每一者之間的至少一個(gè)空腔，中間隆起部分具有高于左止擋件部分和右止擋件部分的高度的高度，該空腔穿過(guò)流動(dòng)凹腔密封件和所述至少部分周向延伸的密封件中的相應(yīng)一者的頂表面或底表面。