用于燃料电池的湿化器制造技术

本发明专利技术涉及用于燃料电池的湿化器。用于燃料电池的湿化器配置为利用从燃料电池堆排出的潮湿空气来对待供应给燃料电池堆的干燥空气进行加湿。所述湿化器包括壳体、水分传递构件、旁通流路以及流量调节阀，所述壳体设置为使得干燥空气和潮湿空气通过其中；所述水分传递构件设置在壳体中以将潮湿空气中的水分传递到干燥空气；所述旁通流路设置为引导干燥空气的一部分绕过壳体；所述流量调节阀设置为利用壳体的内部和外部之间的压力差作为动力源来进行驱动，以调节通过旁通流路的干燥空气的流量。流量。流量。

【技术实现步骤摘要】
用于燃料电池的湿化器


[0001]本专利技术涉及一种用于燃料电池的湿化器，其能够调节待供应给燃料电池堆的湿化量。

技术介绍

[0002]燃料电池系统是指一种通过燃料电池在氢气和空气之间的电化学反应产生电能的发电系统。
[0003]这种燃料电池系统用于驱动电力驱动源，例如车辆、船舶、火车、飞机等等中的电机。
[0004]燃料电池系统包括电池堆、空气供应装置以及氢气供应装置，所述电池堆是包括阴极和阳极的燃料电池的组装件；所述空气供应装置用于向燃料电池的阴极供应空气；所述氢气供应装置用于向燃料电池的阳极供应氢气。
[0005]在聚合物燃料电池的情况下，膜电极组件(MEA)的离子交换膜需要足够的水分才能顺利地工作。
[0006]因此，燃料电池系统的空气供应装置可以包括用于对待供应给燃料电池的空气进行加湿的湿化器。
[0007]湿化器通过使用从燃料电池的阴极排出的高温潮湿空气中的水分来对通过空气供应装置的空气压缩机供应的干燥空气进行加湿，并且将加湿的空气供应到燃料电池的阴极。
[0008]在燃料电池系统中，可以根据湿化器的湿化量来确定电池堆的性能和耐久性。例如，当湿化器的湿化量不足时，电池堆可能是干燥的，这可能会使其性能劣化，而当湿化器的湿化量过大时，电池堆中可能会发生溢流(flooding)，这可能导致电池堆的耐久性问题。
[0009]因此，燃料电池系统中使用的湿化器需要响应于燃料电池的输出而适当地调节待供应给电池堆的湿化量。

技术实现思路

[0010]本专利技术的一个方面提供一种用于燃料电池的湿化器，其能够响应于燃料电池的输出来调节待供应给燃料电池堆的湿化量，而不使用电磁阀。
[0011]本专利技术的其它方面一部分将在下面的描述中阐述，并且一部分将从描述中显而易见，或者可以通过本专利技术的实践而习得。
[0012]根据本专利技术的一方面，一种用于燃料电池的湿化器，其设置为利用从燃料电池堆排出的潮湿空气来对待供应给燃料电池堆的干燥空气进行加湿，其包括壳体、水分传递构件、旁通流路以及流量调节阀，所述壳体设置为使得干燥空气和潮湿空气通过其中；所述水分传递构件设置在壳体中以将潮湿空气中的水分传递到干燥空气；所述旁通流路设置为引导干燥空气的一部分绕过壳体；所述流量调节阀设置为利用壳体的内部和外部之间的压力差作为动力源来进行驱动，以调节通过旁通流路的干燥空气的流量。
[0013]所述流量调节阀可以包括中空阀体和阀杆，所述中空阀体包括设置在其一端处以与壳体的内部连通的第一连通孔、设置在其另一端处以与壳体的外部连通的第二连通孔以及设置在所述一端和所述另一端之间的相对两侧以与所述旁通流路的中间部分连通的一对第三连通孔，所述阀杆可滑动地安装于第一连通孔和第二连通孔之间的阀体，以调节第三连通孔的开度。
[0014]当壳体内部的压力大于壳体外部的压力时，通过壳体内部的压力经由第一连通孔沿其长度方向朝向一个端面作用，所述阀杆可以朝向第二连通孔滑动。
[0015]所述阀杆可以具有贯通流路，所述贯通流路设置为在与阀杆的滑动方向正交的方向上穿透阀杆，从而能够与第三连通孔连通。
[0016]所述流量调节阀可以包括弹性构件，其布置在第二连通孔和阀杆之间，以弹性地支撑阀杆。
[0017]所述弹性构件可以包括螺旋弹簧，其一端支撑于第二连通孔的周边处的阀体的一端并且另一端支撑于阀杆的与第二连通孔对应的一个端面。
[0018]贯通流路可以设置为能够与第三连通孔对齐。
[0019]当壳体内部的压力和壳体外部的压力相同时，所述阀杆可以保持在连通状态，以使所述贯通流路与第三连通孔对齐。
[0020]当壳体内部的压力增加以使得与壳体外部的压力的压力差增加时，所述阀杆可以移动，以使与第三连通孔连通的贯通流路的截面积减小。
[0021]当所述压力差变为大于设定值时，所述阀杆可以移动，以使所述贯通流路和第三连通孔之间的连通被阻断。
[0022]所述流量调节阀可以进一步包括密封构件，其设置为密封阀体的内周和阀杆的外周之间的间隙。
[0023]用于安装所述密封构件的安装槽可以设置于阀体的内周，并且所述密封构件插入所述安装槽中。
[0024]壳体外部的压力可以为大气压力。
[0025]壳体外部的压力可以为大气压力，并且所述流量调节阀可以进一步包括异物阻挡盖，其接合到阀体的另一端以阻挡异物流入第二连通孔。
[0026]所述异物阻挡盖可以包括盖部和多个连接部，所述盖部设置为在与阀体间隔开的状态下覆盖阀体的另一端；所述多个连接部布置为沿第二连通孔的周边彼此间隔开，以连接阀体和所述盖部。
[0027]可以在阀体的内周表面和阀杆的外周表面的至少一个上设置摩擦减低层。
[0028]壳体外部的压力可以通过封闭空间提供。
附图说明
[0029]通过以下结合附图的实施方案的描述，本专利技术的这些和/或其它方面将变得显而易见并且更容易理解，附图中：
[0030]图1示出了根据实施方案的用于燃料电池的湿化器的结构；
[0031]图2示出了根据实施方案的用于燃料电池的湿化器的结构在旁通流路最大程度地打开的状态；
[0032]图3示出了图2中的旁通流路的一部分被阻塞的状态；
[0033]图4示出了图3中的旁通流路被完全阻塞的状态；
[0034]图5是示出了根据实施方案的用于燃料电池的湿化器的流量调节阀中的阀体与阀杆之间的接触表面的放大示意图；
[0035]图6是示出了根据实施方案的用于燃料电池的湿化器中的流量调节阀的修改示例的主要局部示意图；和
[0036]图7是示出了根据实施方案的用于燃料电池的湿化器中的流量调节阀的另一修改示例的主要局部示意图。
具体实施方式
[0037]在下文中，将参考附图详细描述本专利技术的实施方案。以下描述的实施方案通过示例的方式提供，以使本领域技术人员能够完全理解本专利技术的精神，并且本专利技术不限于以下描述的实施方案，并且可以以其它形式来实现。为了清楚地解释本专利技术，在附图中省略了与描述无关的部分，并且为了方便，可以夸大组件的尺寸。
[0038]使用于燃料电池系统的根据实施方案的用于燃料电池的湿化器1设置为利用从燃料电池堆排出的潮湿空气来对待供应给燃料电池堆的干燥空气进行加湿。
[0039]燃料电池系统是通过燃料电池在氢气和空气之间的电化学反应来产生电能的发电系统，并且可以用于驱动电力驱动源，例如车辆、船舶、火车、飞机等等中的电机。
[0040]燃料电池系统包括电池堆、空气供应装置以及氢气供应装置，所述电池堆是包括阴极和阳极的燃料电池的组装件；所述空气供应装置用于向燃料电池的阴极供应空气；所述氢气供应装置用于向燃料电池的阳极供应氢气。
[0041]在聚合物燃料电池的情况下，膜电极组件(MEA)的离子交换膜需要足够的水分才能顺利地工作，因此，根据实施方案的用于燃料电池的湿化器1可以使用于燃料电池系统的空气供应装置，以对待供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于燃料电池的湿化器，其设置为利用从燃料电池堆排出的潮湿空气来对待供应给燃料电池堆的干燥空气进行加湿，其包括：壳体，其配置为使得干燥空气和潮湿空气通过壳体的内部；水分传递构件，其定位于所述壳体中，所述水分传递构件配置为将潮湿空气中的水分传递到干燥空气；旁通流路，其配置为引导干燥空气的一部分绕过壳体；以及流量调节阀，其配置为利用壳体的内部和外部之间的压力差作为动力源来进行驱动，以调节通过旁通流路的干燥空气的流量。2.根据权利要求1所述的用于燃料电池的湿化器，其中，所述流量调节阀包括：中空阀体，其包括一端处的第一连通孔、所述中空阀体的另一端处的第二连通孔以及位于所述中空阀体的所述一端和所述另一端之间的相对两侧的一对第三连通孔，所述第一连通孔配置为与壳体的内部连通，所述第二连通孔配置为与壳体的外部连通，所述一对第三连通孔配置为与所述旁通流路的中间部分连通；和阀杆，其能够滑动地安装于所述第一连通孔和所述第二连通孔之间的中空阀体，所述阀杆配置为调节每个第三连通孔的开度。3.根据权利要求2所述的用于燃料电池的湿化器，其中，当壳体内部的压力大于壳体外部的压力时，通过壳体内部的压力经由第一连通孔沿阀杆的长度方向朝向一个端面作用，所述阀杆朝向第二连通孔滑动。4.根据权利要求3所述的用于燃料电池的湿化器，其中，所述阀杆具有贯通流路，所述贯通流路配置为在与阀杆的滑动方向正交的方向上穿透阀杆，从而能够与每个第三连通孔连通。5.根据权利要求2所述的用于燃料电池的湿化器，其中，所述流量调节阀包括弹性构件，所述弹性构件布置在第二连通孔和阀杆之间，以弹性地支撑阀杆。6.根据权利要求5所述的用于燃料电池的湿化器，其中，所述弹性构件包括螺旋弹簧，其一端支撑于第二连通孔的周边处的阀体的一端并且另一端支撑于阀杆的与第二连通孔对应的一个端面。7.根据权利要求4所述的用...

【专利技术属性】
技术研发人员：金钟圣，
申请(专利权)人：起亚株式会社，
类型：发明
国别省市：