專利名稱：潮濕氣體的引入或供給系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及潮濕氣體的引入或供給系統(tǒng)，特別地，但非專 入或:給系:。 二 、'、'"'、'
背景技術(shù)：
在能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中，通常燃料與氧化劑燃燒產(chǎn)生能量。在這種方 法中，化學(xué)能轉(zhuǎn)化成動能或電以及熱。
在內(nèi)燃機中，其中包括雙沖程、四沖程以及例如回轉(zhuǎn)馬達和柴油 發(fā)動機，燃料-空氣混合物燃燒提供這種化學(xué)能。燃燒之前，可以采用 直接注射器或采用汽化器將燃料分散到引入空氣物流中，再通過電火 花，白熱絲或就通過燃料-空氣混合物壓縮熱觸發(fā)其燃燒。在所有內(nèi)燃 機中，燃料-空氣混合物在燃燒室中燃燒所引起壓力的突然增加導(dǎo)致發(fā) 動機部件轉(zhuǎn)動，于是為以發(fā)動機為用動力推動的車輛提供了動能。
許多因素制約了化學(xué)能轉(zhuǎn)化成有用動能或電的效率，同時將總是 并行產(chǎn)生的非-生產(chǎn)熱降最低。把內(nèi)燃機效率增至最大的關(guān)鍵變量包 括，在燃燒過程中使壓力增加最大，并且使引入空氣和燃燒室的溫 度最低。冷卻器-燃燒發(fā)動機還提供了環(huán)境方面的優(yōu)點，即降低了 在燃燒過程中空氣中的氮與氧反應(yīng)放出的副產(chǎn)物氧化氮的量。
除了燃料和空氣外，化學(xué)惰性物質(zhì)可以加到燃燒室，用以吸收熱
量與產(chǎn)生壓力，因此滿足了優(yōu)化發(fā)動機效率的上述兩個要求。特別地， 可以使用水滿足這種功能。
人們知道，例如汽車工業(yè)以前使用發(fā)動機氣缸的選擇性注水冷卻 系統(tǒng)。但是，這樣一種系統(tǒng)的復(fù)雜性和高制造成本共同導(dǎo)致勝過由大 規(guī)模生產(chǎn)方法所帶來的效益。更特別地，發(fā)動機氣缸的注水系統(tǒng)預(yù)先 要求能量輸入、精確控制與高操作壓力，這些要求本身中任何一個要 求對可能的實施都有很大的制約作用。
其中濕潤作用很有價值的其他氣體引入或供給系統(tǒng)包括燃料電
池，特別是質(zhì)子交換膜(PEM)燃料電池，其中為了最佳性能，氣體不斷 地通過應(yīng)該保持潮濕的膜。還可以考慮，使用下述發(fā)明潤濕溫室中的 循環(huán)空氣。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供一種包括親水膜表面的潮濕氣體 引入與供給系統(tǒng)。
優(yōu)選地，潮濕氣體引入與供給系統(tǒng)還包括與親水膜表面整體形成 的水箱。
可以設(shè)置罩以調(diào)節(jié)面臨水箱和氣體引入與供給系統(tǒng)之一的親水膜 表面面積。
在本發(fā)明的另一個方面，提供包括有親水膜表面的潮濕空氣引入
與供給系統(tǒng)的發(fā)動機。
優(yōu)選地，發(fā)動機還包括與親水膜表面整體偶合的水箱。 在本發(fā)明的另一個方面，提供包括有親水膜表面的潮濕空氣引入
與供給系統(tǒng)的摩托化車輛。
優(yōu)選地，摩托化車輛還包括與親水膜表面連接的水箱。 可設(shè)置罩以調(diào)節(jié)面臨水箱和空氣引入系統(tǒng)之一的親水膜表面區(qū)域。
發(fā)動機的排氣系統(tǒng)排出了內(nèi)部燃燒過程的廢氣，這些廢氣可以通 過水箱中的熱交換盤管用于加熱水箱中的水。
在另一個實施方案中，摩托化車輛還包括具有水蒸汽全蒸發(fā)橫 過的親水膜表面的燃料箱；以及與親水膜并置的并與水箱連接的管 路，該管路提供了來自燃料箱全蒸發(fā)水蒸汽的冷凝捕集器，并且其中 該管路與水箱相連，或者該管路提供了將親水膜釋放的水蒸汽直接送 到引入空氣流的部件。但是，從燃料箱析水的膜也可以在分開的系統(tǒng) 中單獨起作用。
有利地，本發(fā)明允許選擇性增加水蒸汽進入空氣引入系統(tǒng)，例如 在汽車發(fā)動機內(nèi)，這可以很容易(從機械和控制簡單性看)并較(如果不 是不可忽略的)低成本地達到。的確，包括本發(fā)明的系統(tǒng)是人們極希望 的，因為它可限制汽車發(fā)動機(以及類似物)排放污染物，同時也提高 了這類發(fā)動機的效率和性能。
在本發(fā)明另一方面，提供一種包括具有親水膜表面的潮濕氣體引
入或供給系統(tǒng)的燃料電池。
有利地，本發(fā)明允許把水蒸汽加到燃料電池的一個或多個氣流 中，特別是質(zhì)子交換膜燃料電池尤其如此，以防止質(zhì)子交換膜變干， 因此優(yōu)化了燃料電池的性能。
在本發(fā)明系統(tǒng)中可以使用通常的自來水或其他水源的水(不是費 錢的蒸鎦水)，因為親水膜可除去腐蝕性的、有害的雜質(zhì)。此外，不斷 把水蒸汽送到發(fā)動機系統(tǒng)的引入氣流避免了與水和汽車燃料不溶混性
相關(guān)的所有問題以及與液態(tài)水存在相關(guān)的腐蝕問題；而不斷把水蒸汽 送到燃料電池一個或多個氣體中，可通過防止質(zhì)子交換膜變干以優(yōu)化 其性能。


現(xiàn)在，參看下述附圖描述本發(fā)明例證性實施方案，其中
圖1是本發(fā)明優(yōu)選的潮濕空氣進氣系統(tǒng)示意圖，說明在摩托化車
輛等的發(fā)動機中的該空氣進氣系統(tǒng)。
圖2是說明在質(zhì)子交換膜燃料電池中的優(yōu)選潮濕氣體引入或供給
系統(tǒng)示意圖。
圖3是又加入另一個潮濕氣體引入或供給系統(tǒng)的圖2質(zhì)子交換膜 燃料電池示意圖。
具體實施例方式
人們已知道，例如在潮濕的早晨，汽車發(fā)動機以標稱轉(zhuǎn)速可發(fā)出 更大的功率，這種增加源于空氣中的濕氣。本發(fā)明已確定，例如把水(以 水蒸汽形式)注入發(fā)動機氣缸事實上會帶來許多優(yōu)點和好處。例如，在 壓縮和點火期間，氣缸中有限量的水蒸汽可提高壓縮比，不會受到"敲 擊聲，，或"爆震聲，，的不利影響。此外，與氣缸中的總?cè)紵^程相關(guān)， 水蒸汽清洗了燃燒室，還改善了燃料的燃燒(因改變?nèi)剂?空氣混合物 的蒸汽密度和熱容)，從而導(dǎo)致低排放。另外，燃燒室中水蒸汽的存在 還具有冷卻燃燒的冷卻作用。換句話說，高的水蒸發(fā)潛熱導(dǎo)致發(fā)動機 較冷地運行，因此，這樣導(dǎo)致以比較有效的方式潤滑工作。另外，由 于氣缸中有水蒸汽，達到燃料燃燒的改進。
參看圖1，說明了本發(fā)明優(yōu)選的潮濕空氣引入(加入)系統(tǒng)10示意 圖。事實上說明在摩托化車輛14等發(fā)動機12情況下的空氣引入系統(tǒng)， 盡管在任何其他要求增加濕度的系統(tǒng)中也同樣可以使用該空氣引入系統(tǒng)。
空氣進口網(wǎng)或歧管16典型地位于空氣過濾器(未繪出)后，它含有 將水箱20與空氣進口網(wǎng)16分開的親水膜表面?？諝膺M口網(wǎng)16與含有 燃料原料22的化油器21連接，該化油器安裝了一般的針形閥24(化油 器因此可用任何一般的燃料輸送系統(tǒng)代替，例如燃料注入系統(tǒng)等)。親 水膜表面18為油門(或罩/整流罩)26圍繞，該油門可調(diào)節(jié)面臨空氣進 口網(wǎng)16或水箱20的親水膜表面18的面積。油門26可以采用機械方 法控制，盡管與汽車發(fā)動機相關(guān)，但更可能的是采用微處理器28進行 調(diào)節(jié)。正如已經(jīng)描述的，化油器21包括文丘里管構(gòu)型30，它增加空氣 流速，激勵烴燃料從燃料原料22中蒸發(fā)出來。燃料-空氣混合物32再 加到發(fā)動機氣缸體42各自氣缸上端38-40中的進口閥34-36。為了簡 化起見，圖1用實例說明了兩氣缸發(fā)動機。
因此，水箱20可遠離親水膜，只是加料管能有效地把水提供給遠 離任何空氣管/進口的親水膜表面。
親水膜表面可以是任何所要求的形狀，可以成波紋狀或扁平狀， 其形狀有助于水箱全蒸發(fā)的最大生產(chǎn)量。正如將要看到的，從膜表面 除去水蒸汽的速率(以及橫過膜的蒸汽壓梯度)決定了全蒸發(fā)速率。因 此，甚至當發(fā)動機不運轉(zhuǎn)時，也發(fā)生一些全蒸發(fā)，但由于在空氣引入 系統(tǒng)內(nèi)無任何空氣移動，殘留水分處于這種形式的開放系統(tǒng)中，這種 全蒸發(fā)可忽略不計，因此沒有任何影響。
隨著氣缸運行的各個段(例如引入、壓縮、點火與排氣)，與每個 氣缸38-40相連接的出口閥44-46打開以將排出廢氣(以及在相當?shù)偷?程度上還有未燃燒的燃料)48排到摩托化車輛14的排氣系統(tǒng)50。排氣 系統(tǒng)50可以選擇地向位于水箱20中的熱交換盤管52中進氣，以用熱 廢氣提高水箱20的水溫。這在兩方面有利， 一方面，廢氣變得較冷些 (以及因此比較有利環(huán)境)，第二方面，升高的水溫提高了通過親水膜 表面18全蒸發(fā)過程的速率。 一旦廢氣48通過熱交換盤管52，它們就 通過排氣管從摩托化車輛14排出(例如在催化轉(zhuǎn)化器中附加清除后排 出)。
由于水箱中水溫應(yīng)該一般限于特定的運行范圍，溫度計(或類似 物)54提供給微處理器28溫度傳感信息，因此微處理器28能夠通過 開、關(guān)閥門和旁路系統(tǒng)56以調(diào)節(jié)水的加熱。選擇性地或附加地，可以
采用通常的加熱裝置，例如微處理器控制的加熱盤管來調(diào)節(jié)水箱中的
水溫。如果預(yù)料在水箱中達到高溫(例如601C或更高)時，則必需提供
一種用于親氷膜表面18的支持結(jié)構(gòu)，如果親水膜表面不經(jīng)支持，就可 能軟化或變形，盡管這取決于所選用的親水膜材料。
在運行期間，水蒸汽通過親水膜表面18全蒸發(fā)，并進入進氣流。 因發(fā)動機運行較快時，因此要求提高每個氣缸中活塞的移動速率及增 加從膜表面攝取的水蒸汽量，即該系統(tǒng)按照引入空氣的要求自身調(diào) 節(jié)，盡管油門26可以進一步調(diào)節(jié)由水箱20提供的水蒸汽量。
優(yōu)選地，水箱20位于發(fā)動機內(nèi)，其位置是如果發(fā)生親水膜的穿孔， 那么儲存在其中的水就不進入發(fā)動機。在這樣的情況下，將不可避免 地損失發(fā)動機的性能(同樣地，好象水箱變干似的)，但發(fā)動機應(yīng)該仍 未受到任何損傷。很清楚，如果水箱20中水位降低，那么微處理器28 可向駕駛員報警。
可以不依賴圖1系統(tǒng)實施或工作的另一方面涉及從往化油器21供 料的燃料箱60除去水。燃料箱60包括親水膜表面62，它優(yōu)選地位于 燃料箱60的底64中。由于烴燃料比水輕，在燃料箱中存在的任何水 因此都可能通過全蒸發(fā)過程從燃料箱60除去。通過膜62的水蒸汽可 能通過泵送直接返回到進氣流，或因為燃料箱60可能如此定位，以致 膜62將全蒸發(fā)的水蒸汽直接送到空氣進口 16。選擇性地，水蒸汽可以 冷凝成液體水65，并通過泵16收集在與水箱20相連的管路16中。這 樣的系統(tǒng)涉及柴油機時，特別是在海洋環(huán)境下尤其是有益的，水已進 入柴油箱并凍結(jié)時，未經(jīng)保護的柴油機不然就會出故障。在本發(fā)明實 施方案中，因此應(yīng)必需選擇用以嚴格制造親水膜表面62的材料，以致 不會因其長期與燃料接觸而受到損傷，以致基本無任何(或至少量不大) 燃料(或其組分)透過膜表面62進入引入空氣物流中或水箱20中。
總之，使用親水膜18在空間上將液體水(包括自來水和含有有機 或無機鹽的其他形式污染水，懸浮液或乳液)與引入內(nèi)燃機12的空氣 量或類似物分開。親水膜起作過濾這種液體水的作用，因此只是純水 通過親水膜全蒸發(fā)。這種純水蒸汽再連續(xù)送到發(fā)動機的引入空氣物流 中。送到空氣物流中的純水蒸汽的量可自調(diào)節(jié)，當空氣物流以較快的 速度通過親水膜時，送入的純水蒸汽量也較多。
在本發(fā)明的第二個實施方案中，提供了包括有親水膜的潮濕氣體
引入或供給系統(tǒng)的燃料電池，特別是質(zhì)子交換膜燃料電池。
質(zhì)子交換膜燃料電池的功能是通過催化劑將氫和大氣中的氧或純 氧化合，以產(chǎn)生有用的電流，而副產(chǎn)物水橫過質(zhì)子交換膜和催化劑上 方。氫起作陽極的作用，大氣的氧或純氧起作陰極的作用。對于產(chǎn)生 電流的過程，流過質(zhì)子交換膜的電流載體為質(zhì)子形式。為了質(zhì)子交換 膜能有效地起作用，需要保持它潮濕，因為需要水運送這些質(zhì)子(為
H3(T，不是D通過膜，于是產(chǎn)生了電流。因此，引入燃料電池氣體的 相對濕度越大，這種能量轉(zhuǎn)化設(shè)備在產(chǎn)生電流時的效率就越高。
可通過潤濕引入的氬氣物流和選擇性地通過潤濕引入空氣或氧的 氣物流，達到潤濕質(zhì)子交換膜?？勺屓剂想姵剡\行所產(chǎn)生的副產(chǎn)物水 循環(huán)或另分開使用附加水來潤濕氫氣和空氣或氧氣的引入物流。
特別地，通常可以氣瓶裝壓縮形式得到氫氣，并含有非常少的水 分。作為其它引入氣流使用的空氣或氧氣也需要被潤濕，這取決于它 們的起始水含量。當氫氣和空氣或氧氣引入氣流增加以產(chǎn)生越來越多 的電流時，氫氣潤濕特別變得越來越困難，導(dǎo)致在較高功率密度下燃 料電池效率降低。
潤濕引入氣流的現(xiàn)有方法使用昂貴的膜材料，這些方法也比較復(fù) 雜，因此極需要一種有效的低成本潤濕系統(tǒng)。
因此，提出一種本發(fā)明的附加實施方案，該方案使用親水膜，將 引入的干氣流，氫氣和氧氣或空氣兩者與濕的貧氧的空氣廢氣流分 開，以致水可以全蒸發(fā)通過親水膜從濕廢氣進入干的引入的氫氣和空 氣或氧氣流。需要精確的高氣流時，親水膜的自調(diào)節(jié)作用允許較多的 水全蒸發(fā)通過膜。
圖2說明燃料電池100示意圖，其中干氫氣流102通過與親水膜 104接觸而被潤濕，而其膜另一面與濕的廢氣106接觸。水因此全蒸發(fā) 通過親水膜104，在氬氣流102到達燃料電池前，潤濕該氫氣流102。
選擇性地，可以使用附加的親水膜108，將氫氣流102與裝液體水 112的容器110分開。如果來自廢氣流的濕度不足以潤濕氫氣流時，而 采用這種選擇性附加裝置，通過親水膜108的全蒸發(fā)，可以提供更多 的水。
圖3說明本發(fā)明燃料電池另一個實施方案的示意性圖，其中不僅 潤濕干氫氣流102，而且還潤濕空氣或氧氣流114。采用與潤濕氫氣流 102的類似方式，讓空氣或氧氣流114與親水膜116接觸，該膜另一 面與濕的廢氣106接觸。因此，水通過親水膜116全蒸發(fā)，空氣或氧 氣流114到達燃料電池IOO前被潤濕。
如圖3所示，還可以使用選擇性附加親水膜118，它將空氣或氧氣 流114與裝有液體水122的容器120分開。如果來自廢氣流的濕度不 足以潤濕空氣或氧氣流114時，而采用這種選擇性附加裝置，通過親 水膜118全蒸發(fā)，可以提供更多的水。
例如通過加熱在相關(guān)容器(IIO和120)中的水或通過提供軍以調(diào) 節(jié)親水膜表面面臨引入氬氣、氧氣或空氣流的面積，可以選擇性地控 制選擇性附加親水膜(108和118)釋放的水量。
選擇性地，在本發(fā)明實施方案中，親水膜18、 104、 108、 116、 118可以制成一 定形狀，以便保證在最小空間中與引入氣體接觸表面積 最大(例如波紋形或盤旋形)。
在本公開中，在潤濕本發(fā)明氣體引入或供給系統(tǒng)時使用的親水膜 可以用親水聚合物制得。術(shù)語"親水聚合物，，是指根據(jù)國際標準組織 說明書IS062 (與美國試驗與材料學(xué)會說明書ASTM D 570相當)，在室 溫下與液體水接觸時吸收水的聚合物。
親水聚合物可以是一種聚合物或幾種聚合物的混合物。例如，親 水聚合物可以是共聚醚酯彈性體或兩種或多種共聚醚酯彈性體混合 物，例如E. I. Du Pont de Nemours and Company以商品名HYTREL 銷售的聚合物。另外，親水聚合物可以是聚醚-嵌段聚酰胺或兩種或多 種聚醚-嵌段聚酰胺混合物，例如法國，巴黎Elf-Atochem公司以商品 名？￡8人乂@銷售的聚合物。其他親水聚合物包括聚鏈聚氨基甲酸乙酯類 或其混合物，聚乙烯醇均聚物或共聚物以及它們的混合物。上面列出 的聚合物不認為是詳盡的，但僅僅為可能選擇的親水聚合物實例。
本發(fā)明中用于輸送水蒸汽的特別優(yōu)選聚合物是共聚醚酯彈性體或 兩種或多種共聚醚酯彈性體混合物，它們具有多種多樣通過酯鍵合結(jié) 合的重復(fù)長鏈酯單元和短鏈酯單元，所述的長鏈酯單元可用下式表 示<formula>formula see original document page 11</formula>
所述的短鏈酯單元可用下式表示<formula>formula see original document page 12</formula>(n)
式中
a) G是平均分子量為約400-4000的聚(環(huán)氧烷)乙二醇在除去端羥 基后余下的二價基；
b) R是分子量小于約300的二羧酸在除去羧基后余下的二價基；
c) D是分子量小于約250的二醇在除去羥基后余下的二價基；選擇
性地
d) 共聚醚酯含有以共聚醚酯總重量計的0-68重量％的加入到共聚 醚酯的長鏈酯單元中的環(huán)氧乙烷基團；
e) 共聚醚酯含有約25-80重量％短鏈酯單元。 優(yōu)選聚合物薄膜適合于制成薄而牢的膜，薄膜和涂層。優(yōu)選的聚
合物、共聚醚酯彈性體及其生產(chǎn)它們的方法在該技術(shù)領(lǐng)域中是已知 的，例如在US 4 725 481公開的共聚醚酯彈性體，其WVTR為3500 克/米2/24小時，或US 4 769 273公開的共聚瞇酯彈性體，其WVTR 為400-2500克/米724小時。
在本發(fā)明范圍內(nèi)可使用在市場上購買到的親水聚合物作為膜，盡 管很清楚優(yōu)選具有盡可能高的WVTR，以便在氣體引入時提供一定量水 所必需的親水膜表面積減至最小。非常優(yōu)選地，本發(fā)明使用從市場上 購買的膜，使用空氣，在23"C、相對濕度50%，速度3米/秒與薄膜厚 度為25微米條件下測量，該膜的WVTR大于3500克/米724小時。
聚合物可以與抗氧化穩(wěn)定劑、紫外光穩(wěn)定劑、水解穩(wěn)定劑、染料、 顏料、填充劑、抗微生物試劑等組合起來。
有用而非常完善的制造呈薄膜形式的膜的方法是在工業(yè)擠出生產(chǎn) 線上使用聚合物的熔體擠出。簡要地，這需要把聚合物加熱到高于其 熔點的溫度，并且使聚合物通過平模頭或環(huán)形模頭擠出，然后使用輥 系統(tǒng)澆注薄膜或用熔體吹塑薄膜。在構(gòu)建膜時可以使用支持材料，其 支持材料可以包括織物、非織物或粘合的紙、織物和篩網(wǎng)、對水分穩(wěn)
定的無機聚合物，例如聚乙烯、聚丙烯、玻璃纖維等。支持材料提高 了膜強度，還保護了膜。親水聚合物膜可只是一面放置支持材料，或 兩面都放置支持材料。只是一面放置支持材料時，支持材料可以與水 接觸或不與水接觸。
不受任何特定理論所限，認為在與可能含有懸浮或溶解的雜質(zhì)、 固體和乳液的水接觸時，以涂層或未支持膜形式制造的親水膜有純化 作用，因為與像鈉和氯離子這樣的離子相比，如水的高偶極分子優(yōu)選 地被吸收并通過膜或涂層。另外，通過膜存在蒸汽壓梯度時，水從不 與水源接觸的一側(cè)釋放。
涉及本發(fā)明優(yōu)選實施方案中使用的親水膜時， 一般用標準試驗方
法ASTM E96-95-BW方法測量(以前已知并稱之ASTM E96-95-BW試驗 方法)水的輸送特性。這些標準試驗方法用于測量膜的水蒸汽輸送速率 (WVTR)，使用基于透水杯的組件(即"Thwing-Albert水蒸汽滲透性能 測定儀")。透水杯裝有水，其水高度距杯頂約19毫米(特別地，19 毫米土6毫米)。杯口用待測量試驗材料的透水膜封密成不透水，在水 表面與膜之間留下氣隙。在BW過程中，顛倒杯，以便水與試驗?zāi)ぶ苯?接觸。該裝置放入控制溫度與濕度的試驗箱中，然后以特定的速度吹 空氣通過膜外部。重復(fù)進行這些試驗。在幾天內(nèi)測量杯、水和膜組件 的重量，并對結(jié)果進行平均。水蒸汽滲透通過膜的速率記為"水輸送 蒸汽速率"，其速率是在一定膜厚度、溫度、濕度和空氣速度的條件 下，以組件的平均重量損失測量的，可用每單位膜表面積和時間的質(zhì) 量損失表示。典型地，用厚度25微米，在每秒3米的空氣流速，空氣 溫度231C和相對濕度50%條件下測量膜或薄膜的WVTR。
因此，應(yīng)意識到，只是作為實施例給出了上述說明，并且在本發(fā) 明范圍內(nèi)可進行詳細修改。例如，圖1專門描述了兩氣缸汽車發(fā)動機 的優(yōu)選實施方案，但任何發(fā)動機都可使用該進氣系統(tǒng)。的確，非多孔 膜增濕位置可以是發(fā)動機內(nèi)許多可選擇位置中的一個位置，其中包括 在空氣過濾器前或后的任何級，在入口歧管中生成燃料-空氣混合物后 的點，或甚至在氣缸本身中。
清楚地，使用非多孔的親水膜是非常優(yōu)選的，因為它固有的性質(zhì) 限制水蒸汽進入入口系統(tǒng)，同時不會受到任何的污物或碎片堵塞，因 為它是無孔的。而且，非多孔的親水膜保證空氣引入系統(tǒng)的這部分與水源的濕密封，因此，在發(fā)動機運行期間，在空氣引入系統(tǒng)內(nèi)，它不 會受到正常操作的空氣壓力范圍的影響。
權(quán)利要求
1、一種潮濕氣體的引入或供給系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括親水膜表面。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所速的潮濕氣體的引入或供給系統(tǒng)，該系統(tǒng)還 包括與親水膜表面整體形成的水箱。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的潮濕氣體的引入或供給系統(tǒng)，該系統(tǒng)還 包括安置的罩，以調(diào)節(jié)暴露于水箱和氣體引入系統(tǒng)之一的親水膜表面 面積。
4、 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的潮濕氣體的引入或供給系統(tǒng)， 其中所述親水膜表面是非多孔的。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1 - 3任一項所述的潮濕氣體的引入或供給系統(tǒng)，其中部分所述親水膜表面與水接觸。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1 - 3任一項所述的潮濕氣體的引入或供給系統(tǒng)， 其進一步包括一個氣體入口和水源，所述親水膜表面在該水源和氣體 入口之間。
7、 一種發(fā)動機，該發(fā)動機包括有親水膜表面的潮濕氣體的引入或 供給系統(tǒng)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)動機，該發(fā)動機還包括與親水膜表面 整體連接的水箱。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)動機，該發(fā)動機還包括安置的罩，以 調(diào)節(jié)暴露于水箱和氣體引入系統(tǒng)之一的親水膜表面面積。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)動機，該發(fā)動機還包括排氣系統(tǒng)， 該系統(tǒng)提供廢氣，并且其中水箱包括選擇性連接的熱交換盤管，以接 受廢氣。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)動機，該發(fā)動機還包括安置的溫度 傳感元件，以調(diào)節(jié)廢氣通過熱交換盤管的流動。
12、 根據(jù)權(quán)利要求7-11任一項所述的發(fā)動機，其中所述親水膜 是非多孔的。
13、 根據(jù)權(quán)利要求7-11任一項所述的發(fā)動機，其中部分所述親 水膜與水接觸。
14、 根據(jù)權(quán)利要求7-11任一項所述的發(fā)動機，其進一步包括一 個氣體入口和水源，所述親水膜表面在該水源和氣體入口之間。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)動機，其中所述氣體入口是該發(fā)動機的氣體入口 。
16、 一種摩托化車輛，該車輛包括有親水膜表面的潮濕氣體的引 入或供給系統(tǒng)。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的摩托化車輛，該車輛還包括與親水膜 表面連接的水箱。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的摩托化車輛，該車輛還包括安置的罩， 以調(diào)節(jié)面臨水箱和氣體引入系統(tǒng)之一的親水膜表面面積。
19、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的摩托化車輛，該車輛還包括排氣系統(tǒng)， 該系統(tǒng)提供廢氣，并且其中水箱包括選擇性連接的熱交換盤管，以接 受廢氣。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的摩托化車輛，該車輛還包括安置的溫 度傳感元件，以調(diào)節(jié)廢氣通過熱交換盤管的流動。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的摩托化車輛，該車輛還包括燃料箱， 該燃料箱有水蒸汽通過其表面全蒸發(fā)的親水膜表面。
22、 根據(jù)權(quán)利要求16-21任一項所述的摩托化車輛，其中所述親 水膜是非多孔的。
23、 根據(jù)權(quán)利要求16 - 21任一項所述的摩托化車輛，其中部分所 述親水膜與水接觸。
24、 根據(jù)權(quán)利要求16-21任一項所述的摩托化車輛，其進一步包 括一個氣體入口和水源，所述親水膜表面在該水源和氣體入口之間。 15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)動機，其中所述氣體入口是該發(fā)動機的 氣體入口 。
25、 一種燃料電池，該電池包括有親水膜表面的潮濕氣體的引入 或供給系統(tǒng)。
26、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的燃料電池，該電池還包括具有至少兩 個面的親水膜；第一個面與氫氣流接觸，而第二個面與濕廢氣如此接 觸，以致水蒸汽通過親水膜全蒸發(fā)從濕廢氣進入氫氣流中。
27、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的燃料電池，該電池具有至少第二個親 水膜，第二個親水膜有至少兩個面，第一個面與氫氣流接觸，而第二 個面與液體水容器如此接觸，以致水蒸汽通過第二個親水膜全蒸發(fā)從 液體水容器進入氫氣流中。
28、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的燃料電池，該電池具有至少第三個親水膜，笫三個親水膜有至少兩個面，笫一個面與空氣或氧氣流接觸， 而第二個面與濕廢氣如此接觸，以致水蒸汽通過第三個親水膜全蒸發(fā) 從濕廢氣進入空氣或氧氣流中。
29、 根據(jù)權(quán)利要求27所述的燃料電池，該電池具有至少第三個親 水膜，第三個親水膜有至少兩個面，第一個面與空氣或氧氣流接觸， 而第二個面與濕廢氣如此接觸，以致水蒸汽通過第三個親水膜全蒸發(fā) 從濕廢氣進入空氣或氧氣流中。
30、 根據(jù)權(quán)利要求28所述的燃料電池，該電池具有至少第四個親 水膜，第四個親水膜有至少兩個面，第一個面與空氣或氧氣流接觸， 而第二個面與液體水容器如此接觸，以致水蒸汽通過第四個親水膜全 蒸發(fā)從液體水容器進入空氣或氧氣流中。
31、 根據(jù)權(quán)利要求29所述的燃料電池，該電池具有至少第四個親 水膜，第四個親水膜有至少兩個面，第一個面與空氣或氧氣流接觸， 而第二個面與液體水容器如此接觸，以致水蒸汽通過第四個親水膜全 蒸發(fā)從液體水容器進入空氣或氧氣流中。
32、 根據(jù)權(quán)利要求25-31任一項所述的燃料電池，其中各親水膜 表面都是非多孔的。
全文摘要
本發(fā)明涉及例如通過非多孔親水膜(18)全蒸發(fā)過程，把水蒸汽引入發(fā)動機(12)的引入空氣系統(tǒng)(16)中。水箱(20)可以裝污染的水，該水箱(20)提供進入引入空氣流(16)橫過親水膜(18)的蒸汽壓力梯度，同時水蒸汽送到氣缸(38-40)的速率可通過流過膜的空氣流速自調(diào)節(jié)。因此親水膜(18)還一定程度上過濾了來自水箱(20)的水，從而達到給引入空氣流(16)提供純的水蒸汽。然而，可使用為限制親水膜接觸表面面積而在其膜上滑動的罩(26)控制輸送水蒸汽。另外，使用親水膜將氣流與濕的廢氣流分開，以使水分通過膜來潤濕氣流的方法把水蒸汽加入到一種或多種燃料電池的氣流中，從而防止質(zhì)子交換膜干透。
文檔編號H01M8/10GK101187445SQ200610099989
公開日2008年5月28日 申請日期2000年8月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月6日
發(fā)明者M·A·楊, M·C·湯金, M·E·舒查德特 申請人:納幕爾杜邦公司;設(shè)計技術(shù)及灌溉有限公司