用于燃料电池系统的阀和具有所述阀的燃料电池系统技术方案

用于燃料电池系统的阀和具有所述阀的燃料电池系统。本发明专利技术涉及用于燃料电池系统的阀，该阀包括壳体，壳体界定内腔，在壳体上设有通过内腔相互连通的用于输入新鲜空气的进气通道、用于输出排气的排气通道、用于连接至燃料电池堆的阴极进气口的电池堆进气管和用于连接至燃料电池堆的阴极排气口的电池堆排气管，内腔中容纳有能在马达的驱动下绕内腔的中轴线转动的阀芯，阀芯包括两个阀瓣和用于封闭排气通道与内腔的接口的活门，在与中轴线垂直的横截面中观察，两个阀瓣将内腔分成两个部分，阀被设计成，通过调整活门和两个阀瓣绕中轴线的转动位置，来控制进气通道、排气通道、电池堆进气管和电池堆排气管相互间的连通和阻断，以将阀置于至少四个不同的切换状态。本发明专利技术还涉及具有阀的燃料电池系统。明还涉及具有阀的燃料电池系统。明还涉及具有阀的燃料电池系统。

【技术实现步骤摘要】
用于燃料电池系统的阀和具有所述阀的燃料电池系统


[0001]本专利技术涉及一种用于燃料电池系统的阀和具有所述阀的燃料电池系统。

技术介绍

[0002]燃料电池是众所周知的，其通过作为燃料气体的氢气与空气中的氧气的化学反应而生成电和水。当前的燃料电池大多使用四个空气阀：一个堆前空气截止阀、一个堆后空气截止阀、一个旁通阀和一个背压阀。当燃料电池工作终止时，必须阻断空气进入燃料电池堆内，以确保燃料电池堆的耐久性。目前多是将两个空气截止阀分别布置在燃料电池堆的阴极的进气口和排气口。当燃料电池起动时，氢气注入到阳极进行氢气吹扫，并通过阴极的排气口排出，造成排气中的氢气浓度超标。因此目前还在阴极的进气口设置一个旁通阀，将进气口处的空气部分引入排气口，以降低排气中的氢气浓度。此外，为控制燃料电池堆内的气体压力，还在排气侧另外布置一个背压阀来调节压力。
[0003]因此，当前的用于燃料电池系统的空气阀的成本较高，并且由于两个空气截止阀和一个旁通阀的位置比较接近，造成布置空间紧张。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是，提供一种用于燃料电池系统的阀，其能以单独一个阀实现上述四个空气阀(即两个空气截止阀、一个旁通阀和一个背压阀)的功能。由此降低了成本，解决了空气截止阀和旁通阀的布置空间紧张的问题，降低了安装难度，同时还降低了系统控制的难度。
[0005]根据本专利技术，所述目的通过具有下述特征的用于燃料电池系统的阀来实现。
[0006]根据本专利技术的用于燃料电池系统的阀包括壳体，所述壳体界定内腔，在所述壳体上设置有用于输入新鲜空气的进气通道、用于连接至燃料电池堆的阴极进气口的电池堆进气管、用于连接至燃料电池堆的阴极排气口的电池堆排气管和用于输出排气的排气通道，进气通道、电池堆进气管、电池堆排气管和排气通道能通过所述内腔相互连通。
[0007]在所述内腔中容纳有阀芯，该阀芯能在马达的驱动下绕所述内腔的中轴线转动。阀芯包括活门和两个阀瓣。所述活门用于封闭排气通道通入所述内腔处的接口。例如，活门能在所述接口的轴向高度范围上贴靠在所述壳体的界定所述内腔的内侧面上，从而封闭该接口。在与所述中轴线垂直的横截面中观察，所述两个阀瓣将所述内腔分成两个部分。为此，每个阀瓣例如在高度上从内腔底部延伸到内腔顶部，并且两个阀瓣在一个端部处彼此无间隙地连接，而在另一自由端部处延伸至壳体的内侧面。
[0008]所述阀被设计成，通过调整所述活门和两个阀瓣绕所述中轴线的转动位置，来控制进气通道、排气通道、电池堆进气管和电池堆排气管相互间的连通和阻断，以将所述阀置于至少四个不同的切换状态。
[0009]例如，在第一切换状态，进气通道和排气通道均与电池堆进气管和电池堆排气管被两个阀瓣分开。在第二切换状态，进气通道的一部分与电池堆进气管连通，以构成所述两
个部分中的一个部分，进气通道的另一部分和电池堆排气管与排气通道连通，以构成所述两个部分中的另一部分，这两个部分被两个阀瓣分开，且活门不封闭排气通道的所述接口。在第三切换状态，进气通道与电池堆进气管连通，以构成所述两个部分中的一个部分，排气通道与电池堆排气管连通，以构成所述两个部分中的另一部分，这两个部分之间被两个阀瓣分开，且活门不封闭排气通道的所述接口。在第四切换状态，进气通道与电池堆进气管连通，以构成所述两个部分中的一个部分，排气通道与电池堆排气管连通，以构成所述两个部分中的另一部分，这两个部分之间被两个阀瓣分开，且活门部分地封闭排气通道的所述接口。
[0010]因此，通过阀芯、即活门和两个阀瓣在壳体内腔中的转动，可使进气通道、排气通道、电池堆进气管和电池堆排气管两两之间相互导通或阻断，从而可将阀切换成至少四个不同的切换状态，实现燃料电池堆的至少四个不同运行状态或运行模式。也就是说，本专利技术用单独一个阀代替了由多个空气阀组成的阀组件的工作，因此节约了成本，并且安装简便，操作简单。
[0011]在根据本专利技术的一实施方式中，进气通道、排气通道、电池堆进气管和电池堆排气管沿周向彼此间隔开地布置在壳体上。尤其是，它们按照进气通道、排气通道、电池堆排气管和电池堆进气管的顺序依次设置在壳体外周上，使得进气通道既与排气通道又与电池堆进气管直接相邻。
[0012]为了能将阀切换成至少四个切换状态，本专利技术提出，进气通道、排气通道、电池堆进气管和电池堆排气管在壳体周向上的分布应使得，从两个阀瓣中的第一阀瓣处于电池堆进气管与进气通道之间的圆周角范围内且第二阀瓣处于排气通道与电池堆排气管之间的圆周角范围内的第一切换状态开始，在阀芯沿同一方向转动期间，当第二阀瓣朝向电池堆进气管转动越过电池堆排气管时，第一阀瓣仍处于电池堆进气管与进气通道之间的圆周角范围内；在第一阀瓣朝向排气通道转动越过进气通道期间，第二阀瓣仍处于电池堆排气管与电池堆进气管之间的圆周角范围内，而活门处于进气通道与排气通道之间的圆周角范围内；在活门逐渐封闭排气通道与内腔的接口期间，第二阀瓣仍处于电池堆排气管与电池堆进气管之间的圆周角范围内。
[0013]在根据本专利技术的一实施方式中，所述内腔呈回转体的形式，所述回转体例如可为圆柱体、圆环筒、鼓状体或球体。旋转对称的回转体形式的内腔易于制造加工。
[0014]在根据本专利技术的另一实施方式中，第一阀瓣和第二阀瓣被一体形成。由此制造简单。替代地，第一阀瓣和第二阀瓣也可分开制造。两个阀瓣可一起或各自被设计成板件。优选地，板件的横截面可呈矩形、椭圆形、翼形、叶形或圆缺形。
[0015]在根据本专利技术的另一实施方式中，第一阀瓣和第二阀瓣或它们的径向延伸部包含或者说经过所述中轴线。在此，第一阀瓣和第二阀瓣例如可分别制造后与公共的轴以不能相对转动的方式连接、例如粘接或焊接，该公共的轴能在马达的驱动下绕其中轴线转动，该公共的轴的中轴线与内腔的中轴线重合。当然，第一阀瓣和第二阀瓣也可与该公共的轴一体形成。
[0016]替代地，所述中轴线也可位于第一阀瓣和第二阀瓣及它们的径向延长部之外。在此，第一阀瓣和第二阀瓣相对于内腔的中轴线偏心地布置，并且例如通过连接件与一轴以不能相对转动的方式连接、例如粘接或焊接，该轴能在马达的驱动下绕其中轴线转动，该轴
的中轴线与内腔的中轴线重合。
[0017]在根据本专利技术的另一实施方式中，第一阀瓣和第二阀瓣成180
°
。因此制造简单。替代地，第一阀瓣和第二阀瓣也可成不为0
°
且不为180
°
的角度。优选地，该角度可为钝角。由此，进气通道、排气通道、电池堆进气管和电池堆排气管的周向相对位置可更灵活地布置。
[0018]在根据本专利技术的另一实施方式中，第一阀瓣和第二阀瓣分别配设有密封件，以用于使第一阀瓣和第二阀瓣的外周缘相对于壳体的界定所述内腔的内表面密封。在此，所述内表面既包括壳体的内侧面，也包括界定内腔底部和顶部的壳体内表面。由此在被阻断的相应通路之间确保形成气体密封的隔离。
[0019]在根据本专利技术的另一实施方式中，在壳体内侧设有两个止挡部，第一阀瓣和第二阀瓣在阀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于燃料电池系统的阀，其特征在于，该阀包括壳体，所述壳体界定内腔，在所述壳体上设置有用于输入新鲜空气的进气通道、用于连接至燃料电池堆的阴极进气口的电池堆进气管、用于连接至燃料电池堆的阴极排气口的电池堆排气管和用于输出排气的排气通道，进气通道、电池堆进气管、电池堆排气管和排气通道通过所述内腔相互连通，在所述内腔中容纳有阀芯，该阀芯能在马达的驱动下绕所述内腔的中轴线转动，阀芯包括活门和两个阀瓣，所述活门用于封闭排气通道通入所述内腔处的接口，在与所述中轴线垂直的横截面中观察，所述两个阀瓣将所述内腔分成两个部分，所述阀被设计成，通过调整活门和两个阀瓣绕所述中轴线的转动位置，来控制进气通道、排气通道、电池堆进气管和电池堆排气管相互间的连通和阻断，以将所述阀置于至少四个不同的切换状态。2.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，在第一切换状态，进气通道和排气通道均与电池堆进气管和电池堆排气管被两个阀瓣分开。3.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，在第二切换状态，进气通道的一部分与电池堆进气管连通，以构成所述两个部分中的一个部分，进气通道的另一部分和电池堆排气管与排气通道连通，以构成所述两个部分中的另一部分，这两个部分被两个阀瓣分开，且活门不封闭排气通道的所述接口。4.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，在第三切换状态，进气通道与电池堆进气管连通，以构成所述两个部分中的一个部分，排气通道与电池堆排气管连通，以构成所述两个部分中的另一部分，这两个部分之间被两个阀瓣分开，且活门不封闭排气通道的所述接口。5.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，在第四切换状态，进气通道与电池堆进气管连通，以构成所述两个部分中的一个部分，排气通道与电池堆排气管连通，以构成所述两个部分中的另一部分，这两个部分之间被两个阀瓣分开，且活门部分地封闭排气通道的所述接口。6.根据权利要求1至5中任一项所述的阀，其特征在于，进气通道、排气通道、电池堆进气管和电池堆排气管沿周向彼此间隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁建周，田丰，
申请(专利权)人：纬湃科技投资中国有限公司，
类型：发明
国别省市：