凹形的燃料电池分离排放部制造技术

公开了凹形的燃料电池分离排放部。一种车辆包括高电压总线和电连接到高电压总线的电动马达。所述车辆还包括电连接到高电压总线的燃料电池系统。燃料电池系统包括燃料堆和与燃料堆流体连接的储存器。储存器具有凹形的大致锥形的底壁，所述底壁向上延伸到储存器的空腔中并在储存器的空腔内形成顶点。储存器还包括从储存器的侧壁延伸到储存器的空腔中的阀接纳部。阀接纳部限定排放孔和具有靠近所述底壁的顶点设置的底部边缘的出口孔。燃料电池系统还包括与排放孔流体连通的排放管和控制阀，控制阀设置在阀接纳部内并且适于控制出口孔和排放孔之间的流体连通。

Concave Fuel Cell Separation Emission Unit

A concave fuel cell separation discharge section is disclosed. A vehicle includes a high voltage bus and an electric motor connected to the high voltage bus. The vehicle also includes a fuel cell system electrically connected to a high voltage bus. Fuel cell systems include fuel stacks and reservoirs connected to fuel stack fluids. The memory has a concave approximately conical bottom wall which extends upward into the cavity of the memory and forms a vertex in the cavity of the memory. The storage also includes a valve receiving portion extending from the side wall of the storage to the cavity of the storage. The valve receiving part defines the discharge hole and an outlet hole with a bottom edge set near the apex of the bottom wall. The fuel cell system also includes an exhaust pipe and a control valve connected to the discharge hole, which is arranged in the valve receiving part and is suitable for controlling the fluid connection between the outlet hole and the discharge hole.

【技术实现步骤摘要】
凹形的燃料电池分离排放部
本公开总体涉及用于燃料电池的除水系统。
技术介绍
在燃料电池操作期间，可能在燃料电池堆的阳极侧形成副产物(诸如产物水和氮)以及未消耗的氢。在某些已知的系统中，尝试控制产物水的积聚和氮的积聚以避免燃料电池性能下降和/或燃料电池系统关闭。一种已知的方案是经由燃料电池堆下游的通道释放水和氮。使用这种方案，所述通道与阀连接，以从燃料电池堆中可控地释放水和氮。在寒冷天气操作燃料电池期间，当水可能在所述通道或所述阀或燃料电池的具有较小截面面积的其他区域中冻结时，这种方案导致有发生问题的潜在可能。所造成的结冰可能导致所述通道的至少一部分堵塞并阻止流体流动(例如，水和氮的去除)，而这可能抑制燃料电池系统的功能。为了避免在寒冷的环境条件下燃料电池分离排放口的堵塞，已经采用利用附加硬件的各种方案。例如，可以采用“清除储存器”来提供邻近于冰的敞开通道。然而，在许多情况下，由于冻结导致的水体积增加可能导致储存器出口完全堵塞，从而抑制流体的排放。当车辆停驻在斜坡上时，冰堵塞也可能抑制流体的排放。在许多情况下，储存器出口设置在储存器的外周。当车辆停驻在斜坡上时，储存器出口处可能发生冰堵塞，从而抑制流体的排放。
技术实现思路
一种车辆包括高电压总线和电连接到高电压总线的电动马达。所述车辆还包括电连接到高电压总线的燃料电池系统。在一些方案中，燃料电池系统包括阳极侧、阴极侧和设置在阳极侧与阴极侧之间的膜。燃料电池系统包括燃料堆和与燃料堆流体连接的储存器。在一些方案中，储存器包括适于从燃料堆的阳极侧的输出接收氢气、氮气和水的流体混合物的入口。储存器具有凹形的大致锥形的底壁，所述底壁向上延伸到储存器的空腔中并在储存器的空腔内形成顶点。在一些方案中，凹形的底壁的至少一部分相对于在储存器的侧壁的底部边缘之间延伸的水平面以约15度与25度之间的角度向上延伸到储存器的空腔中。储存器还包括从储存器的侧壁延伸到储存器的空腔中的阀接纳部。在一些方案中，阀接纳部的至少一部分突出穿过所述凹形的大致锥形的底壁。阀接纳部限定排放孔和具有靠近所述底壁的顶点设置的底部边缘的出口孔。燃料电池系统还包括与排放孔流体连通的排放管和控制阀，控制阀设置在阀接纳部内并且适于控制出口孔和排放孔之间的流体连通。在一些方案中，在沿第一倾斜方向的第一车辆倾斜度下，水位保持在靠近所述底壁的顶点的预定高度处。在沿与第一倾斜方向相反的第二倾斜方向的第二车辆倾斜度下，水位可以保持在靠近所述底壁的顶点的预定高度处。一种燃料电池系统可包括燃料堆和与燃料堆流体连接的储存器。储存器可具有在储存器的空腔内形成顶点的凹形的大致锥形的底壁。所述凹形的大致锥形的底壁可以相对于在储存器的侧壁的底部边缘之间延伸的水平面以约15度与25度之间的角度向上延伸到储存器的空腔中。储存器还可以包括延伸到储存器的空腔中的阀接纳部。阀接纳部可以是延伸到储存器的空腔中的管状的阀接纳部。阀接纳部可以限定排放孔和具有设置在所述底壁的顶点处的底部边缘的出口孔。出口孔可以基本上在与由排放孔限定的平面大致正交的平面中延伸。在一个方案中，出口孔大致是圆形的。在另一方案中，出口孔大致为三角形并且可以被定向成使得所述大致三角形的出口孔的第一角和第二角设置在所述大致三角形的出口孔的第三角的上方。在一些方案中，阀接纳部包括在管状阀接纳部的纵向壁之间设置在储存器的空腔内的邻接表面。邻接表面可以限定出口孔。控制阀可以设置在阀接纳部内并且可以适于控制出口孔和排放孔之间的流体连通。用于燃料电池的除水系统可以包括与燃料电池流体连接的储存器。储存器可以具有在储存器的空腔内形成顶点的凹形的大致锥形的底壁。所述凹形的大致锥形的底壁相对于在储存器的侧壁的底部边缘之间延伸的水平面以约15度与25度之间的角度向上延伸到储存器的空腔中。储存器还可以包括延伸到储存器的空腔中的阀接纳部。阀接纳部可以限定排放孔和具有设置在所述底壁的顶点处的底部边缘的出口孔。除水系统还可以包括设置在阀接纳部内并适于控制出口孔与排放孔之间的流体连通的控制阀。在沿第一倾斜方向的第一车辆倾斜度下，水位可以保持在靠近所述底壁的顶点的预定高度处。在沿与第一倾斜方向相反的第二倾斜方向的第二车辆倾斜度下，水位可以保持在靠近所述底壁的顶点的预定高度处。附图说明图1示出了由燃料电池系统提供动力的车辆的框图。图2示出了燃料电池系统的示意图。图3示出了用于燃料电池系统的分离器的示意图的透视图。图4示出了用于燃料电池系统的分离器的示意图的截面侧视图。图5示出了用于燃料电池系统的分离器的示意图的截面正视图。图6示出了用于燃料电池系统的分离器的示意图的截面俯视图。图7示出了用于燃料电池系统的替代分离器的示意图的截面侧视图。图8示出了用于燃料电池系统的处于水平定向的分离器的示意图的截面侧视图。图9示出了用于燃料电池系统的处于第一倾斜定向的分离器的示意图的截面侧视图。图10示出了用于燃料电池系统的处于第二倾斜定向的分离器的示意图的截面侧视图。具体实施方式此描述本公开的实施例。然而，应理解公开的实施例仅为示例，其它实施例可以采用各种和替代的形式。附图无需按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以显示特定部件的细节。因此，在此所公开的具体结构和功能细节不应解释为限制，而仅为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本专利技术的代表性基础。如本领域内的普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各个特征可与一个或更多个其它附图中示出的特征组合以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可以期望用于特定应用或实施方式。现在参照图1，车辆10可以由燃料电池系统12提供动力。燃料电池系统12可以电连接到高电压总线14。牵引电池16可以电连接到高电压总线14。电负载18可以电连接到高电压总线14。电机20可以经由功率逆变器电连接到高电压总线14。电机20可以机械地连接到传动装置22。传动装置22可以机械地连接到车辆10的驱动轮24。燃料电池系统12可以提供电力来操作电机20以推进车辆10或执行其他车辆功能。燃料电池系统12可以产生电力，该电力可以被连接到高电压总线14的部件(例如电负载18)所消耗。由燃料电池系统12产生的电力也可以由牵引电池16储存。电机20将电能转换为旋转机械能以驱动传动装置22。传动装置22可以包括齿轮和离合器，齿轮和离合器被配置为将电机20的旋转能量转换成驱动轮24处的旋转能量。图2作为过程流程图示出了燃料电池系统12的一种可能的配置。如本领域已知的，燃料电池系统12可以是质子交换膜燃料电池(PEMFC)。燃料电池系统12可以包含燃料电池堆40。燃料电池堆40可以包括阳极侧42、阴极侧44以及二者之间的膜46。燃料电池系统12可以与(例如)高电压总线14或牵引电池16进行电连通并向高电压总线14或牵引电池16提供能量。燃料电池堆40还可以具有冷却回路(未示出)。在燃料电池系统12的操作期间，水、诸如氢的剩余燃料和诸如氮的副产物可能积聚在燃料电池堆40的阳极侧42。燃料电池系统12可以被配置为去除液态水和副产物，并重新使用剩余的氢和水蒸气。一种方案可以是将这些成分收集在燃料电池堆40下游的储存器或分离器50中，该储存器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆，包括：高电压总线；电动马达，电连接到高电压总线；和燃料电池系统，电连接到高电压总线，其中，燃料电池系统包括：燃料堆；储存器，与燃料堆流体连接，其中，储存器具有大致凹形的底壁，所述底壁向上延伸到储存器的空腔中并在储存器的空腔内形成顶点，其中，储存器还包括从储存器的侧壁延伸到储存器的空腔中的阀接纳部，其中，阀接纳部限定排放孔和出口孔，所述出口孔具有靠近所述底壁的顶点设置的底部边缘；排放管，与排放孔流体连通；电磁阀，设置在阀接纳部内并且适于控制出口孔和排放孔之间的流体连通。

【技术特征摘要】
2017.05.08 US 15/589,2511.一种车辆，包括：高电压总线；电动马达，电连接到高电压总线；和燃料电池系统，电连接到高电压总线，其中，燃料电池系统包括：燃料堆；储存器，与燃料堆流体连接，其中，储存器具有大致凹形的底壁，所述底壁向上延伸到储存器的空腔中并在储存器的空腔内形成顶点，其中，储存器还包括从储存器的侧壁延伸到储存器的空腔中的阀接纳部，其中，阀接纳部限定排放孔和出口孔，所述出口孔具有靠近所述底壁的顶点设置的底部边缘；排放管，与排放孔流体连通；电磁阀，设置在阀接纳部内并且适于控制出口孔和排放孔之间的流体连通。2.根据权利要求1所述的车辆，其中，燃料电池系统包括阳极侧、阴极侧和设置在阳极侧与阴极侧之间的膜。3.根据权利要求2所述的车辆，其中，储存器包括入口，所述入口适于从燃料堆的阳极侧的输出接收氢气、氮气和水的流体混合物。4.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述凹形的底壁的至少一部分相对于在储存器的侧壁的底部边缘之间延伸的水平面以约15度与25度之间的角度向上延伸到储存器的空腔中。5.根据权利要求1所述的车辆，其中，阀接纳部的至少一部分突出穿过所述凹形的大致锥形的底壁。6.根据权利要求1所述的车辆，其中，在沿第一倾斜方向的第一车辆倾斜度下，水位保持在靠近所述底壁的顶点的预定高度处。7.根据权利要求6所述的车辆，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：瑟哈·索恩，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US