本发明专利技术涉及现场燃料电池污染物取样装置。提供用于燃料电池系统的过滤装置。所述过滤装置包括适于接收燃料电池的反应物的过滤器。所述过滤器包括适合于从提供给燃料电池的所述反应物分离污染物的分子筛材料。也提供与过滤器整体形成的膜电极组件，和燃料电池组，所述燃料电池组具有靠近燃料电池组的端板中的至少一个设置的过滤器。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池系统，且更具体地涉及用于在燃料电池系统中进行过滤和污染物试验的装置。
技术介绍
—种燃料电池是聚合物电解质膜(PEM)燃料电池。PEM 燃料电池包括三个基本部件阴极；阳极；和电解质膜。阴极和阳极 通常由细分的催化剂(例如，粉碎的铂)形成。电解质膜夹在阴极和 阳极之间以形成膜电极组件(MEA) 。 MEA通常设置在多孔扩散介质 (DM)(如，碳纤维纸)之间，所述DM利于反应物的输送，例如将 氢气输送到阳极和将氧气输送到阴极。氢气在阳极催化分离，以产生 自由质子和电子。来自于阳极的电子不能穿过电解质膜，且相反被引 导通过电负载，以在送至阴极之前做功。质子穿过电解质到达阴极。 质子与阴极中的氧和电子反应，产生水。各个燃料电池能够串联地堆 叠在一起，以形成燃料电池组。燃料电池组能够提供足以给车辆提供 动力的电力量。 根据本专利技术，令人惊奇地发现了从燃料电池组的反应物 流中充分地过滤污染物和不定物质的装置，所述装置利于分析在燃料 电池组的MEA处存在的污染物和不定物质的类型和数量。 在一个实施例中， 一种用于燃料电池系统的过滤装置， 包括适于接收燃料电池的反应物的过滤器。所述过滤器包括适合于从 所述反应物分离污染物的分子筛材料。所述分子筛妨碍电极污染。所 述过滤器也可以包括离聚物基底，以例如通过从所述反应物有效地净 化离子而过滤可能影响电解质膜的潜在污染物。 图5是图4所示的MEA沿线5-5截取的截面图，示出了 设置在不可渗透的聚合物基底上的过滤介质；和0017图6是燃料电池组的示意性侧视截面图，所述燃料电池 组带有与反应物入口和出口流体连通的多个燃料电池，设置在入口和 出口之间的根据本专利技术的过滤装置和端板。具体实施例方式燃料电池系统2包括适合于从提供给燃料电池组4的反 应物分离污染物的至少一个过滤装置10。过滤装置IO根据期望可以与 阳极供应管道6和阴极供应管道8中的至少一个流体连通。过滤装置 10可以与供应管道6， 8成直线或平行设置。在具体实施例中，过滤装 置10易于从燃料电池系统2拆除，以例如利于过滤装置IO对于污染 类型和数量的试验和分析。过滤装置10可以用例如快式接口 (quickconnect coupling )连接到燃料电池系统2。可以根据期望采用便于从燃 料电池系统2拆除过滤装置10的其它合适的装置。 参考图2,过滤装置10包括设置在壳体14中的过滤器 12。壳体14可以是供应管道6， 8中的至少一个。在其它实施例中， 壳体14设置为单独和独立的部件。壳体14可以包括一对燃料电池板， 例如过滤器12设置在该对燃料电池板之间。过滤器IO可以悬置在壳 体14中，且根据期望构造成易于拆除以用于试验。壳体14适合于与 燃料电池组4和反应物源(未示出)(例如，加压氬贮存器或空气压 缩;I/L)流体连通。 根据本专利技术的过滤器12包括分子筛材料。合适的分子筛 材料可以包括具有足以从提供给燃料电池组4的反应物吸收污染物和 不定化学物质的尺寸和结构的孔的任何材料。作为非限制性示例，所 述分子筛材料可以包括铝硅酸盐无机物、粘土、多孔玻璃、-微孔炭、 沸石、活性炭及其多种组合物中的至少一种。在具体实施例中，所述 分子篩材料是活性炭和沸石之一。本领域技术人员应当理解，也可以 根据期望采用其它合适的分子筛材料。 根据本专利技术的过滤器12还可以具有叠层件16之外的形 式。在一个非限制性示例中，过滤器12是具有分子筛材料的活性填充 床。分子筛材料的活性填充床可以设置在壳体14中，且可以根据期望 是开口式和封闭之一，以形成过滤装置10。活性填充床可以包括多个 聚合物珠状物。聚合物珠状物可以具有例如设置在其上的分子筛材料。 聚合物珠状物也可以通过将分子筛材料与粘结剂混合形成。本领域技 术人员也可以选择其它已知手段来根据期望形成活性填充床。0028参考图4-6,描述根据本专利技术的各个实施例。为了清楚， 与附图说明图1 -3重复且在图4-6中存在的相同或相关结构具有相同的附图 标记且用单引号(，)或双引号(")符号标记。 隔离膜34连接到电解质膜30且形成燃料电池的集管区 域26。隔离膜34可以与电解质膜30连接，电解质膜30例如实质上与 共同未决的美国申请No. 11/972,211中所述的相同，所述申请的全部内 容作为参考引入本文。也可以根据期望使用用于将隔离膜34与电解质 膜30连接的其它合适装置。8[00311 隔离膜34由大致不可渗透材料制成。例如，隔离膜34 在暴露给反应物和其它燃料电池系统2流体(如，冷却剂、油和油脂) 时大致不膨胀或降级。具体地，隔离膜34由能够提供电和机械分离且 妨碍提供给燃料电池组4的不同反应物的不希望混合的材料形成。作 为非限制性示例，隔离膜34可以由聚偏二氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、 聚烯烃、PTFE、聚醚醚酮、PEEK、聚砜、聚酰亚胺、环氧化物、聚氨 酯、腈、丁基、TPE聚合物及其组合中的一种制成。燃料电池反应物 大致不可渗透的其它材料也是合适的且可以根据期望使用。 应当理解的是，MEA 22的过滤区域28可以形成指示燃 料电池的活性区域24所经历的污染物水平和类型的"目击区域"。具 有过滤区域28的MEA22可以根据期望从燃料电池组4拆除，以用于 试一睑和分析。 如图6所示，本专利技术还包括燃料电池组4"，燃料电池组4" 具有在燃料电池组4"内部设置的至少 一个过滤装置10"。燃料电池组4" 包括一对端板35，多个燃料电池38设置在该对端板35之间。端板35 和燃料电池38通常设置在一对歧管36之间，歧管36构造成输送反应 物给端板和燃料电池。歧管36中的至少一个具有在其中形成的入口 40, 以專lr送反应物，如压缩空气或氢气。 虽然为了说明本专利技术已经显示了某些代表性实施例和细 节，但是本领域技术人员应当清楚，可以在不偏离本专利技术的范围的情 况下作出各种变化，本专利技术的范围在所附权利要求书中进 一 步描述。权利要求1.一种用于燃料电池系统的过滤装置，包括适于接收燃料电池的反应物的过滤器，所述过滤器包括适合于从所述反应物分离污染物的分子筛材料。2. 根据权利要求l所述的过滤装置，其中，所述分子篩材料是铝硅 酸盐无机物、粘土、多孔玻璃、微孔炭、沸石、活性炭及其组合物中 的至少一种。3. 根据权利要求l所述的过滤装置，其中，所述过滤器还包括粘结 剂，所述分子筛材料设置在所述粘结剂中。4. 根据权利要求l所述的过滤装置，还包括壳体，所述壳体与所述 燃料电池和反应物源流体连通，所述过滤器设置在所述壳体中。5. 根据权利要求4所述的过滤装置，其中，所述壳体是与所述燃料 电池流体连通的入口管道和出口管道之一。6. 根据权利要求l所述的过滤装置，其中，所述过滤器是过滤层的 叠层件，所述分子筛材料设置在基底上。7. 根据权利要求6所述的过滤装置，其中，所述叠层件以大致平面 结构设置在壳体中。8. 根据权利要求6所述的过滤装置，其中，所述叠层件盘绕在壳体中。9. 根据权利要求6所述的过滤装置，其中，所述基底设置在第一过 滤层和第二过滤层之间。10. 根据权利要求6所述的过滤装置，其中，所述基底是离聚物基 底和扩散介质基底之一。 '11. 根据权利要求l所述的过滤装置，其中，所述过滤器是本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于燃料电池系统的过滤装置，包括： 适于接收燃料电池的反应物的过滤器，所述过滤器包括适合于从所述反应物分离污染物的分子筛材料。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：K奥利里，S麦金农，M布丁斯基，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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