一种安全阀和燃料电池系统技术方案

本发明专利技术公开了一种安全阀和燃料电池系统。该安全阀包括第一阀体，其设有第一气体入口和第一气体泄放口；第二阀体，其设有第二气体入口和第二气体泄放口，第二阀体和第一阀体围合形成气腔；膜片，设置于气腔，且膜片将气腔分隔为第一气腔和第二气腔，膜片设置有第一单向联动结构和第二单向联动结构，第一单向联动结构位于第一气腔，第二单向联动结构位于第二气腔；第一阀芯，与第一单向联动结构连接，且第一阀芯上设置有第一密封盖；第二阀芯，与第二单向联动结构连接，且第二阀芯上设置有第二密封盖；第一弹性压紧组件，用于将第一密封盖压紧在第一气体泄放口；第二弹性压紧组件，用于将第二密封盖压紧在第二气体泄放口。第二密封盖压紧在第二气体泄放口。第二密封盖压紧在第二气体泄放口。

【技术实现步骤摘要】
一种安全阀和燃料电池系统


[0001]本专利技术涉及安全阀
，尤其涉及一种安全阀和燃料电池系统。

技术介绍

[0002]燃料电池系统是一种通过电化学反应直接将化学能转化为电能的装置，其主要组成部分包括电堆和辅助零部件，电堆主要由双极板和膜电极堆叠而成，膜电极是发生电化学反应的核心场所。燃料电池系统工作时，辅助系统为电堆提供氢气、空气和冷却水，氢气和空气进入电堆内部的氢腔和空腔后通过双极板均匀分配至膜电极两侧；膜电极由质子交换膜和催化剂层组成，氢气在催化剂的作用下失去电子变成质子后穿过质子交换膜与空气中的氧气发生反应生成水，此过程同时产生电能和热量。
[0003]为了提高电化学反应的效率，一方面质子交换膜设计倾向于减小厚度，另一方面会提高电堆的最高工作压力，这两个方面都会使燃料电池系统对氢空两侧的压差控制提出更高的要求。由于质子交换膜的脆弱性，要求氢空两侧压差控制在较低的水平，如果氢空两侧的压差不能有效控制就会造成膜电极不可逆的机械损伤，膜电极损伤后会直接影响电堆的能量转化效率和使用寿命。
[0004]现有的燃料电池系统主要通过安装安全阀对入堆氢气和空气的最高压力进行控制，保证其不超过一定的限值。而用于压差调节的安全阀仅能实现气压的单向调节，并且结构较为复杂。
[0005]因此，如何提供一种结构简单的安全阀，并实现气压的双侧调节功能，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种安全阀，以实现气压的双侧调节功能，并具有结构简单的优点。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
[0008]一种安全阀，包括：
[0009]第一阀体，其设有第一气体入口和第一气体泄放口，所述第一气体入口能够与第一气源导通；
[0010]第二阀体，其设有第二气体入口和第二气体泄放口，所述第二气体入口能够与第二气源导通，且所述第二阀体和所述第一阀体围合形成气腔；
[0011]膜片，设置于所述气腔，且所述膜片将所述气腔分隔为第一气腔和第二气腔，所述第一气体入口和所述第一气体泄放口位于所述第一气腔的侧壁，所述第二气体入口和所述第二气体泄放口位于所述第二气腔的侧壁，所述膜片设置有第一单向联动结构和第二单向联动结构，所述第一单向联动结构位于所述第一气腔，所述第二单向联动结构位于所述第二气腔；
[0012]第一阀芯，与所述第一单向联动结构连接，且所述第一阀芯上设置有第一密封盖；
[0013]第二阀芯，与所述第二单向联动结构连接，且所述第二阀芯上设置有第二密封盖；
[0014]第一弹性压紧组件，设置于所述第一阀芯上，用于将所述第一密封盖压紧在所述第一气体泄放口；
[0015]第二弹性压紧组件，设置于所述第二阀芯上，用于将所述第二密封盖压紧在所述第二气体泄放口。
[0016]可选地，在上述安全阀中，所述第一弹性压紧组件包括第一弹性元件、第一压盖、第一调压螺母和第一锁止螺母；
[0017]其中，所述第一弹性元件套接于所述第一阀芯的外侧，所述第一弹性元件位于所述第一气腔的外部，且所述第一弹性元件的两端分别与所述第一阀体的侧壁和第一压盖接触，所述第一调压螺母设置在所述第一压盖背离所述第一弹性元件的一侧，所述第一锁止螺母设置在所述第一调压螺母背离所述第一压盖的一侧。
[0018]可选地，在上述安全阀中，所述第一弹性压紧组件还包括导向件；
[0019]其中，所述导向件包括弧形导向壁，所述弧形导向壁的圆心位于所述导向件靠近所述第一气腔的一侧，所述第一弹性元件靠近所述第一气腔的一端与所述弧形导向壁套接接触。
[0020]可选地，在上述安全阀中，所述第一弹性压紧组件和所述第二弹性压紧组件的结构相同。
[0021]可选地，在上述安全阀中，所述膜片向靠近所述第一气腔的一侧和靠近所述第二气腔的一侧分别折弯，形成双向圆弧过渡结构。
[0022]可选地，在上述安全阀中，所述膜片包括中心杆、支撑结构和橡胶膜片；
[0023]其中，所述第一单向联动结构和所述第二单向联动结构分布设置于所述中心杆的两端，所述支撑结构为具有弹性的镂空金属圆盘，所述镂空金属圆盘与所述中心杆的外壁连接，且所述镂空金属圆盘与所述橡胶膜片通过一体固化工艺成型。
[0024]可选地，在上述安全阀中，所述第一单向联动结构包括第一凸缘、第一内部空腔和第一缺口；
[0025]其中，所述第一凸缘设于所述第一阀芯靠近所述第一气腔的端部，所述第一内部空腔开设于所述中心杆的侧壁，所述第一内部空腔的长度方向平行于所述中心杆的轴向，所述第一缺口位于所述第一内部空腔靠近所述膜片的一端，所述第一凸缘位于所述第一内部空腔中，且所述第一凸缘与所述第一内部空腔靠近所述膜片的一端侧壁之间预留运动间隙。
[0026]可选地，在上述安全阀中，所述第一阀芯上还设置有第一限位卡簧，所述第一限位卡簧与所述中心杆的端部之间的距离小于所述第一凸缘与所述第一缺口之间的距离。
[0027]可选地，在上述安全阀中，所述第一密封盖朝向所述第一气腔的一侧和所述第二密封盖朝向所述第二气腔的一侧均设置凹槽结构，所述凹槽结构内嵌入密封垫。
[0028]可选地，在上述安全阀中，所述第一气体泄放口和所述第二气体泄放口上均设置有防水防尘帽，所述防水防尘帽上设置有排气孔。
[0029]一种燃料电池系统，包括如上所述的安全阀；
[0030]其中，所述安全阀的第一气体入口与所述燃料电池系统的氢气腔连通，所述安全阀的第二气体入口与所述燃料电池系统的空气腔连通，所述安全阀的第一气体泄放口与所
述燃料电池系统的尾气排放接口连通，所述安全阀的第一气体泄放口与大气连通。
[0031]使用本专利技术所提供的安全阀时，由于膜片将气腔分隔为第一气腔和第二气腔，第一气体入口和第一气体泄放口位于第一气腔的侧壁，第二气体入口和第二气体泄放口位于第二气腔的侧壁，因此，通过第一气体入口向第一阀体内注入第一气源时，第一气源进入第一气腔中，通过第二气体入口向第二阀体内注入第二气源时，第二气源进入第二气腔中，使第一气源和第二气源的气体压力分别作用在膜片的两侧，第一气腔和第二气腔中的压差正常时，第一阀芯的第一密封盖被第一弹性压紧组件压紧在第一气体泄放口，第二阀芯的第二密封盖被第二弹性压紧组件压紧在第二气体泄放口上，第一气腔和第二气腔都处于关闭状态；当第一气源的气体压力超过第一气腔的气压阈值时，第一气腔和第二气腔中的压力差增大，使得膜片向靠近第二气腔的一侧变形，并带动与膜片的第一单向联动结构连接的第一阀芯向靠近第二气腔的一侧移动，随着第一阀芯向靠近第二气腔的一侧移动，第一阀芯上的第一密封盖克服第一弹性压紧组件的压紧力与第一气体泄放口脱离，第一气源通过第一气体泄放口排出，将第一气腔内的气体压力泄放，待第一气腔中的气体压力泄放至预设压力后，膜片的变形恢复，第一阀体在第一弹性压紧组件的作用下向第一腔体移动直至复位，第一密封盖重新压紧在第一气体泄放口；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种安全阀，其特征在于，包括：第一阀体，其设有第一气体入口和第一气体泄放口，所述第一气体入口能够与第一气源导通；第二阀体，其设有第二气体入口和第二气体泄放口，所述第二气体入口能够与第二气源导通，且所述第二阀体和所述第一阀体围合形成气腔；膜片，设置于所述气腔，且所述膜片将所述气腔分隔为第一气腔和第二气腔，所述第一气体入口和所述第一气体泄放口位于所述第一气腔的侧壁，所述第二气体入口和所述第二气体泄放口位于所述第二气腔的侧壁，所述膜片设置有第一单向联动结构和第二单向联动结构，所述第一单向联动结构位于所述第一气腔，所述第二单向联动结构位于所述第二气腔；第一阀芯，与所述第一单向联动结构连接，且所述第一阀芯上设置有第一密封盖；第二阀芯，与所述第二单向联动结构连接，且所述第二阀芯上设置有第二密封盖；第一弹性压紧组件，设置于所述第一阀芯上，用于将所述第一密封盖压紧在所述第一气体泄放口；第二弹性压紧组件，设置于所述第二阀芯上，用于将所述第二密封盖压紧在所述第二气体泄放口。2.根据权利要求1所述的安全阀，其特征在于，所述第一弹性压紧组件包括第一弹性元件、第一压盖、第一调压螺母和第一锁止螺母；其中，所述第一弹性元件套接于所述第一阀芯的外侧，所述第一弹性元件位于所述第一气腔的外部，且所述第一弹性元件的两端分别与所述第一阀体的侧壁和第一压盖接触，所述第一调压螺母设置在所述第一压盖背离所述第一弹性元件的一侧，所述第一锁止螺母设置在所述第一调压螺母背离所述第一压盖的一侧。3.根据权利要求2所述的安全阀，其特征在于，所述第一弹性压紧组件还包括导向件；其中，所述导向件包括弧形导向壁和导向孔，所述弧形导向壁的圆心位于所述导向件靠近所述第一气腔的一侧，所述第一弹性元件靠近所述第一气腔的一端与所述弧形导向壁套接接触，所述第一阀芯贯穿所述导向孔。4.根据权利要求1所述的安全阀，其特征在于，所述第一弹性压紧组件和所述第二弹性压紧组件的结构相同...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏巍，王鸿鹄，蔡俊，侯中军，齐同仑，
申请(专利权)人：上海捷氢科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：