燃料电池组件制造技术

一种燃料电池组件（１００），包括：外壳（１２０），用于在其中安装燃料电池组（１１０），外壳包括在进气口（１８０）和出气口（１９０）之间延伸的空气流径（１６０）；和燃料电池组（１１０），具有在堆栈的第一面（１１１）和相对的第二面（１１２）之间延伸的多个阴极空气冷却剂通道，其中燃料电池组安装在外壳内，以在堆栈的第一面和外壳的第一侧壁（１２１）之间提供第一锥形空气体积（１４０），以及在堆栈的第二面和外壳的相对的第二侧壁（１２２）之间提供第二锥形空气体积（１５０）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及燃料电池组件，特别地，涉及用于安装开顶阴极燃料电池组的外壳。
技术介绍
常规电化学燃料电池将燃料和氧化剂(通常都是气流形式)转化成电能和反应产物。用于使氢和氧反应的常规类型的电化学燃料电池包括聚合体离子(质子)转移隔膜， 燃料和空气经过隔膜的两侧。质子(即，氢离子)传导通过隔膜，由通过连接燃料电池的阳极和阴极的电路的电子来平衡。为了增加可用的电压，堆栈可以形成为包括大量这种隔膜， 所述隔膜设置有单独的阳极和阴极流体流径。这种堆栈典型地为块体形式，包括由堆栈两端的端板保持在一起的大量独立的燃料电池板。因为燃料和氧化剂的反应产生热量以及电功率，因此燃料电池组要求一旦达到工作温度就冷却。冷却可以通过将空气推过阴极流体流径实现。在开顶阴极堆栈中，氧化剂流径和冷却剂通道相同，即，推动空气穿过堆栈，两者供给氧化剂到阴极并且冷却堆栈。为了将用于向堆栈提供动力的其它设备与燃料电池组集成在一起，该堆栈可以设置为集成组件，具有集成的空气和燃料管线和电输出连接。该组件要求冷却剂通道，冷却剂通道可以与氧化剂流径相同或不同，通常由通向堆栈和来自堆栈的集合管提供。对空气流如何与阴极流径相互作用需要特别仔细，以便实现均勻的空气流和最小的压力降。设计这种集合管会导致操作部件的复杂性和成本增加。另一种复杂情况是需要为不同的应用设计不同的燃料电池组件，因为在所要求的电压和电流以及空间方面每种应用将倾向于具有它自己的功率要求。为每种应用重新设计组件会在很大程度上增加每种实施方案的成本。本专利技术的目标是解决上述问题中的一个或多个。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种燃料电池组件，包括外壳，用于在其中安装燃料电池组，外壳包括在进气口和出气口之间延伸的空气流径；和燃料电池组，具有在堆栈的第一面和相对的第二面之间延伸的多个阴极空气冷却齐 通道，其中燃料电池组安装在外壳内，以在堆栈的第一面和外壳的第一侧壁之间提供第一锥形空气体积，以及在堆栈的第二面和外壳的相对的第二侧壁之间提供第二锥形空气体积。根据本专利技术的燃料电池组件的优点在于，由于锥形空气体积通过外壳和堆栈的表面的相对配置设置，因此不要求特别设计的总管，由此降低整个组件的复杂性和成本。堆栈的对角相对边缘可以被密封在外壳的对应的第一侧壁和相对的第二侧壁上， 以允许密封的空气流径穿过外壳。外壳可以包括位于空气流径的第一端处的进口空气过滤器和位于相对的第二端处的出气口。这帮助降低组件的总体高度和宽度。可以结合从进口空气过滤器延伸至第一锥形空气体积的缩口锥形部分，以改善到堆栈的空气流的均勻性。还可以设置从第二锥形空气体积延伸至出气口的扩口锥形部分，以改善空气流并降低组件上的任何压力降。风扇可以设置在出气口处，用于通过空气流径吸引空气。风扇可替换地可设置在进气口处，用于吹动空气通过空气流径。外壳具有大致立方体外形，这允许多个组件一个堆叠在另一个的顶部上，用于增加堆栈可用的功率。燃料电池组可以被安装为相对于外壳的纵向轴线成5度和45度之间的角度。这种优选的角度范围允许空气流沿着堆栈均勻地分布，同时将外壳所要求的附加高度保持最小。特别优选的角度约为8. 5度。在某些实施方式中，燃料电池组可以包括在彼此横向偏移的相对端板之间的交错阵列的平坦燃料电池。可替换地，堆栈的形状可以为大致立方体，端板彼此成一条直线，堆栈在端板之间具有均勻的横截面。可替换地，燃料电池组可以具有平行四边形形式的横截面形状。在优选的实施方式中，包括其中堆栈的横截面形状不是矩形的燃料电池组以及其中堆栈的形状为大致立方体的燃料电池组，构成燃料电池组的平坦燃料电池平行于外壳的纵向轴线对齐。平行外壳轴线而不是垂直外壳轴线对齐电池，允许在堆栈上具有更均勻的压力分布，由此确保通过堆栈的空气流更均勻。燃料电池组件任选地包括在出气口和进气口之间延伸的空气再循环导管，该组件包括靠近出气口的可伸缩挡板，所述挡板能够在关闭位置和打开位置之间操作，在打开位置上，通过第二锥形空气体积的一定比例的空气经由再循环导管被重新引向进气口。空气偏转组件任选地设置在燃料电池组的进气口和第一面之间，该空气偏转组件优选包括设置为将空气引向燃料电池组的进口面的一个或多个部分的多个叶片。在一种特定的实施方式中，所述多个叶片设置为一个或多个可旋转空气偏转组件，所述可旋转空气偏转组件构造为响应于流过进气口的空气而旋转，以增加锥形进气口体积中的湍流，并由此降低通过燃料电池组的特定部分的优选空气流。一种模块化燃料电池组件可以由根据本专利技术的多个燃料电池组件构造，所述多个燃料电池组件设置成规则阵列。所述规则阵列可以为矩形阵列。附图说明现在将以举例的方式并参照附图描述本专利技术，在附图中图Ia为燃料电池组安装在其中的外壳的剖视图；图Ib为图Ia的外壳的平面图；图2为燃料电池组安装在其中的外壳的切去剖视图；图3为图2的外壳的透视图；图4为包含燃料电池组的外壳的模块化组件的透视图；图5为可替换燃料电池组的透视4图6为图5的安装在外壳的相对侧壁之间的可替换燃料电池组的剖视图；图7为燃料电池组件的另一种可替换形式的部分透明透视图；图8为燃料电池组件的另一种可替换形式的剖视图；图9为燃料电池组件的另一种可替换形式的端视图；图10为另一种可替换实施方式的剖视图，空气再循环通道成封闭/非循环配置；图11为图10的另一种可替换实施方式的剖视图，空气再循环通道成局部敞开/ 循环配置；图12为另一种可替换实施方式的透视图，该实施方式具有位于进气总管中的第一类型的进气口偏转装置；图13为另一种可替换实施方式的透视图，该实施方式具有位于进气总管中的第二类型的进气口偏转装置；图14为另一种可替换实施方式的透视图，该实施方式具有排气总管以及位于进气总管中的第三类型的进气口偏转装置；图15a为另一种可替换实施方式的透视图，该实施方式具有位于进气总管中的第四类型的进气口偏转装置；以及图15b为用在图15a的实施方式中的可旋转空气偏转装置的透视图。 具体实施例方式图Ia中示出的是包括安装在外壳120中的燃料电池组110的燃料电池组件100 的剖视图。堆栈110以相对于外壳120的纵向轴线130优选在5和45度之间的角度θ安装，特别优选的角度约8. 5度。这种安装配置在堆栈110的第一面111和外壳的第一壁121 之间产生第一锥形空气体积140，在堆栈110的第二面112和外壳的第二壁122之间产生第二锥形空气体积150。第一和第二锥形空气体积140、150形成外壳120的进气口 180和出气口 190之间的空气流径160的一部分。缩口锥形进气总管145在进气口处的空气过滤器 185和第一锥形空气体积140之间延伸。扩口锥形进气总管155在第二锥形空气体积150 和设置在出气口 180处的风扇195之间延伸。风扇195可以可替换地设置在进气口 180，以吹动空气通过外壳120。外壳120还可以提供堆栈110结构的一部分，例如代替否则将设置为将端板夹紧到合适的位置的拉紧螺栓。堆栈110两侧的锥形空气体积140，150用来降低贯穿堆栈的空气流径中的压力降，并改善构成堆栈110的燃料电池中的空气分布。盖板146，156可以设置在外壳120中，以形成通向锥形进口总管145和来自堆栈 110出口总管155。盖板可以为平坦的，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种燃料电池组件，包括：外壳，用于在其中安装燃料电池组，外壳包括在进气口和出气口之间延伸的空气流径；和燃料电池组，具有在燃料电池组的第一面和相对的第二面之间延伸的多个阴极空气冷却剂通道，其中燃料电池组安装在外壳内，以在燃料电池组的第一面和外壳的第一侧壁之间提供第一锥形空气体积，以及在燃料电池组的第二面和外壳的相对的第二侧壁之间提供第二锥形空气体积。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·戴维·胡德，
申请(专利权)人：智慧能量有限公司，
类型：发明
国别省市：GB