具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統的製作方法

2023-10-22 13:58:07 1

專利名稱：具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統。
背景技術：
為了解決環境汙染和化石燃料日益枯竭的迫切問題，世界各國都對燃料電池極為 關注，因為燃料電池是一種高效清潔能源，對環境沒有或只有很小的汙染，並能用可再生性 物質如氫氣和甲醇做為燃料。很多國家尤其是發達國家已投入了大量的人力物力和財力對 燃料電池進行廣泛的研究和開發。作為發展中國家的中國也加大了對燃料電池研發的投 入。很多省市已把開發燃料電池提升到了戰略高度，並把開發燃料電池作為最重要的研發 方向之一。燃料電池是一種電化學能量轉換器，把燃料(和氧氣)中的化學能直接轉化成電 能。電堆是燃料電池系統中的核心部分。燃料在電堆的陽極被氧化，氧氣(通常來自空氣) 在電堆的陰極被還原。只要有燃料和氧氣不停地輸入，燃料電池就能源源不斷地產生電能。 反應式(1)表述了氫氣在陽極的氧化過程，反應式( 表述了甲醇在陽極的氧化過程，反應 式(3)表述了相應的氧氣在陰極的還原過程H2 = 2H++2e"(1)CH30H+H20 = C02+6H++6e"(2)02+4H++4e" = 2H20(3)電堆是一個燃料電池系統的核心部分，通常有液體冷卻和空氣冷卻兩種。通過液 體冷卻的電堆包含有液體冷卻板，這些板上有讓液體流過的通道，冷卻液在這些密封的通 道中流動，空氣和氫氣也在各自的密封通道中流動。目前最常見的通過空氣冷卻的電堆類 似蜂窩狀，空氣的流通是敞開的，從電堆的一側通過這些敞開的「蜂窩」通道而流到另一側。 這些空氣既為陰極電化學反應提供氣體，又把電堆產生的熱帶走。電堆安裝在燃料電池系統的機箱內部，工作時既需要把外界空氣送至電堆，又需 要把沒反應的空氣排到機箱外。由於空氣從空冷電堆的整個截面上進出，為了不增加空氣 流動的阻力，又能阻止飛蟲和一些小動物進到燃料電池系統內部，如圖9所示一般在機殼1 的氣體進出口 21上加一個孔隙率極高的網狀物4。但當燃料電池系統放置在室外工作時， 雨水(及其它液體)卻可以通過這個網狀物進到燃料電池系統內部，可能造成電堆或電路 板及電器元件的短路，從而引發嚴重的燃料電池系統故障。此外，燃料電池內部如果有其它模塊需要空氣，如為DC-DC變換器散熱的風扇，那 麼在該模塊附近也可能安裝通風用網狀物。當燃料電池處於待機或停機狀態時，最好把燃 料電池內部與外界隔開，以保證燃料電池內部不受外界環境的影響，尤其是外界環境比較 惡劣時。然而，為燃料電池通風用的網狀物卻致使燃料電池內部一直與外界相通。

實用新型內容針對現有技術中存在的不足，本實用新型的目的在於提供一種能夠有效地防止水及其它液體通過機殼上的氣體進出口進入到燃料電池系統內部的具有防水功能的空冷電 堆燃料電池系統；同時在空冷電堆燃料電池系統處於待機或停機狀態時，能夠使得燃料電 池內部與外界隔開，從而保證燃料電池內部少受或不受外界環境的影響。本實用新型的技術方案是這樣實現的一種具有防水功能的空冷電堆燃料電池系 統，包括具有空氣進出通道的機殼，在臨近所述空氣進出通道的氣體進出口外設置有用於 遮蔽所述氣體進出口的遮擋機構。上述具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統，所述的遮檔機構為多條水平固定安 裝在所述機殼上相互平行的擋水板，所述擋水板下邊緣與所述機殼開離，且所述擋水板與 所述氣體進出面之間夾角B大於0度且小於90度，相鄰所述擋水板之間保留有通氣間隙。上述具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統，所述擋水板與豎直平面之間的夾角 為45°，且所述擋水板在所述機殼上的投影覆蓋住所述氣體進出口。上述具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統，所述遮擋機構包括在臨近所述空氣 進出通道的所述氣體進出口設置能夠在關閉狀態完全覆蓋所述空氣進出通道的擋水板或 擋水膜；還包括驅動所述擋水板或擋水膜開閉的驅動機構，所述驅動機構與所述擋水板或 擋水膜驅動連接。上述具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統，所述擋水板或擋水膜為左右或上下 伸縮式開閉結構。上述具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統，所述擋水板為繞軸旋轉的開閉結 構，所述擋水板開閉角度範圍為與所述空氣進出通道的氣體進出面的夾角B大於等於0度、 小於等於90度。上述具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統，在所述具有防水功能的空冷電堆燃 料電池系統處於工作狀態時，所述擋水板與所述空氣進出通道的氣體進出面的夾角B大於 0度、小於90度，且擋水板在所述機殼上的投影覆蓋住所述氣體進出口 ；在所述具有防水功 能的空冷電堆燃料電池系統處於非工作狀態時，所述擋水板與所述空氣進出通道的氣體進 出面的夾角B為0度且覆蓋在所述氣體進出口上。上述具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統，所述遮擋機構包括水平安裝的多條 條形擋水板，所述擋水板為繞上邊的軸旋轉的開閉結構，所述擋水板寬度保證能夠在關閉 狀態完全覆蓋所述空氣進出通道。上述具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統，所述遮擋機構包括在臨近所述空氣 進出通道的氣體進出口設置能夠在關閉狀態完全覆蓋空氣進出通道的擋水板；所述擋水板 在燃料電池工作時由排出的氣體自動打開，所述擋水板在所述的具有防水功能的空冷電堆 燃料電池系統關閉或待機時自動關閉。上述具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統，所述擋水板表面上有一層不親水塗層。本實用新型的有益效果是本實用新型所述的具有防水功能的空冷電堆燃料電池 系統能夠有效地防止水及其它液體通過機殼上的氣體進出口進入到燃料電池系統內部。當 採用能夠完全覆蓋的遮蔽機構時，在空冷電堆燃料電池系統處於待機或停機狀態時，能夠 使得燃料電池內部與外界隔開，從而保證燃料電池內部少受或不受外界環境的影響。為空 冷電堆燃料電池系統的氣體進出口提供了簡便而有效的防止水及其它液體進入燃料電池的方法，適用於安裝在室外、且直接暴露於周邊環境中的各類燃料電池。

圖1為本實用新型所述的具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統處於非工作狀 態的結構示意圖；圖2為圖1所示本實用新型所述的具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統處於工 作狀態的結構示意圖；圖3為本實用新型所述的具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統處於工作狀態 的另一種結構示意圖；圖4為圖3所示本實用新型所述的具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統處於非 工作狀態的結構示意圖；圖5為本實用新型所述的具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統處於非工作狀 態的另一種結構示意圖；圖6為圖5所示本實用新型所述的具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統處於工 作狀態的結構示意圖；圖7為本實用新型所述的具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統處於非工作狀 態的結構示意圖；圖8為圖7所示本實用新型所述的具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統處於工 作狀態的結構示意圖；圖9為現有技術中空冷電堆燃料電池系統的機殼結構示意圖。圖中1-機殼，2-空氣進出通道，21-氣體進出口，22-氣體進出面，3-擋水板， 31-擋水板內表面，32-擋水板外表面，4-網狀物。
具體實施方式
結合附圖對本實用新型做進一步的說明實施例1如圖1和圖2所示，本實施例具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統包括具有空 氣進出通道2的機殼1，在臨近所述空氣進出通道2的氣體進出口 21設置有用於遮蔽所述 氣體進出口 21以防止雨水進入氣體進出口 21的遮擋機構。所述遮擋機構包括水平安裝的多條條形擋水板3，所述擋水板3為繞上邊的軸旋 轉的開閉結構，擋水板3能夠在關閉狀態完全覆蓋空氣進出通道2。所述擋水板3具有朝向 所述空氣進出通道2的氣體進出口 21的擋水板內表面31和背向所述空氣進出通道2的氣 體進出口 21的擋水板外表面32，所述擋水板內表面31與所述擋水板外表面32均為平面且 相互平行；所述擋水板內表面31和所述擋水板外表面32上塗有不親水的物質塗層，例如聚 四氟乙烯，以避免水滴在所述擋水板內表面31和所述擋水板外表面32停留，並減小對進出 氣體可能帶來的阻力。所述遮擋機構還包括擋水板驅動機構(圖中未示出)，所述擋水板驅 動機構與所述擋水板3驅動連接，以使擋水板3能夠繞軸旋轉。本實施例中，所述擋水板3為活動式的，即所述擋水板3與所述空氣進出通道2的 氣體進出面22的夾角B在大於等於0度、小於等於90度範圍內可以調節，即通過所述擋水板驅動機構驅動所述擋水板3，使得所述夾角B可以在大於等於0度、小於等於90度的範圍 內變化。例如當所述具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統處於工作狀態時(如圖2所 示)，所述擋水板3與所述空氣進出通道2的氣體進出面22的夾角B為45度，所述擋水板 3在所述機殼1上的投影覆蓋住所述氣體進出口 21，使得即使風很大時來自水平方向上的 雨水等液體也不能通過所述氣體進出口 21進入到燃料電池內部(當所述夾角B為其它數 值的時候，也優選使得所述擋水板3在所述機殼1上的投影覆蓋住所述氣體進出口 21，這 樣能夠防止從豎直方向到水平方向範圍內的液體通過所述氣體進出口 21進入燃料電池內 部)；當所述具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統處於非工作狀態時(如圖1所示)，所 述擋水板3與所述空氣進出通道2的氣體進出面22的夾角B為5度且封閉所述氣體進出口 21 (此時，優選所述夾角B為0度，這樣使得所述擋水板3能夠更好地覆蓋在所述氣體進出 口 21上，從而使燃料電池內外隔絕，除可避免雨水進入外，還可避免灰塵或溼度的影響)。作為優選的方案，所述擋水板3的設置應該考慮到每塊所述擋水板3的高度、所述 擋水板3間的距離、以及所述擋水板3與垂直平面的角度三者之間的關係，使得能保證雨水 在水平方向也不能進到空冷電堆燃料電池系統內部。本實施例具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統既能夠確保氣體通過所述氣體 進出口 21進出，又能夠有效地防止雨水等液體通過所述氣體進出口 21進入到空冷電堆燃 料電池系統內部。同時也實現了燃料電池內部與外界環境的隔離或開放，從而保證在非工 作狀態燃料電池內部不受外界環境的影響。此外，在氣體出口處的所述擋水板3可以採取氣體自動打開的方式即通過空冷 電堆燃料電池系統排出的空氣自動打開，打開的角度和空氣排出量成正比，即風量越大，打 開的角度也越大。為了儘量減小所述擋水板3對空氣排出時帶來的阻力，它們應當用輕質 材料來做。當空冷電堆燃料電池系統待機或關機後，所述擋水板3會自動下合到覆蓋住所 述氣體進出口 21的狀態。實施例2如圖2所示，也是採用多條水平安裝的相互平行的斜擋水板3，與實施例1不同的 是擋水板3水平固定安裝在機殼上，即其與氣體進出面22之間夾角B固定而不能開關，因 此需要擋水板3下邊緣與機殼開離，相鄰擋水板3之間保留有通氣間隙，以使其在機殼上的 投影能夠將氣體進出口 21覆蓋。這樣既能夠保證空氣的進出，又可避免空冷電堆燃料電池 系統內部。因為擋水板3固定不動，無法保證燃料電池在非工作狀態時內外完全隔絕。擋 水板與豎直平面之間的夾角小時進出氣流道變向阻力大，而夾角大時則需要擋水板寬度較 寬才能使其在機殼上的投影覆蓋進出氣口，所述擋水板3與氣體進出面22之間的夾角B優 選為45°，且擋水板在所述機殼上的投影覆蓋住所述氣體進出口。實施例3如圖3和圖4所示，本實施例中具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統與實施例1 的區別在於所述擋水板3為象兩扇門一樣的張合式擋板，即兩塊所述擋水板3配合使用； 所述擋水板3為繞軸旋轉的開閉結構，所述擋水板開閉角度範圍為與所述空氣進出通道2 的氣體進出面22的夾角B大於等於0度、小於等於90度。當所述具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統處於工作狀態時(如圖3所示)，張 合式擋水板3打開，使得氣體能夠通過所述氣體進出口 21進出空冷電堆燃料電池系統；當所述具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統處於非工作狀態時(如圖4所示)，張合式擋板 閉合，並覆蓋住所述氣體進出口 21。相對於實施例1中的所述擋水板3的設置方式，本實施例中的所述張合式擋水板 還能夠防止來自下方的雨水等液體通過所述氣體進出口 21進入空冷電堆燃料電池系統內部。實施例4如圖5和圖6所示，所述擋水板3也為多條繞軸旋轉的開閉結構，當所述具有防水 功能的空冷電堆燃料電池系統處於工作狀態時(如圖6所示)，所述擋水板3與所述空氣進 出通道的氣體進出面的夾角B為90度，徹底不覆蓋氣體進出口以便空氣進出；當所述具有 防水功能的空冷電堆燃料電池系統處於非工作狀態時(如圖5所示)，所述擋水板3與所述 空氣進出通道2的氣體進出面的夾角為0度且封閉所述氣體進出口，使內外隔絕。不足之 處是在工作狀態無法非常有效防雨。實施例5如圖7和圖8所示，本實施例中具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統與實施例 1的區別在於所述擋水板3為伸縮式，通過驅動機構通過推拉的動作實現開閉，(所述擋 水板3平行於所述氣體進出面22在左、右或上、下方向伸縮)，即所述擋水板3與所述空 氣進出通道2的氣體進出面22的夾角B為0度；當所述具有防水功能的空冷電堆燃料電池 系統處於非工作狀態時，所述擋水板3覆蓋在所述空氣進出通道2的氣體進出口 21上(如 圖7所示)；當所述具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統處於工作狀態時，所述擋水板3 離開所述空氣進出通道2的氣體進出口 21 (如圖8所示)，即不覆蓋在所述氣體進出口 21 上。在其它一些實施例中，所述擋水板3也可以為一塊。對於這種推拉式啟閉方式，擋水板可以採用柔性薄膜構成擋水膜，這樣與剛性的 板式結構相比，可以摺疊或纏繞在一個軸上，在處於打開狀態時佔用更小的面積，使開口面 積更大以利於空氣進出。
權利要求1.一種具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統，包括具有空氣進出通道O)的機殼 (1)，其特徵在於，在臨近所述空氣進出通道(2)的氣體進出口 外設置有用於遮蔽所述 氣體進出口 的遮擋機構。
2.根據權利要求1所述的具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統，其特徵在於，所述 的遮檔機構為多條水平固定安裝在所述機殼(1)上相互平行的擋水板(3)，所述擋水板(3) 下邊緣與所述機殼⑴開離，且所述擋水板⑶與所述氣體進出面02)之間夾角B大於O 度且小於90度，相鄰所述擋水板C3)之間保留有通氣間隙。
3.根據權利要求2所述的具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統，其特徵在於，所述 擋水板C3)與豎直平面之間的夾角為45°，且所述擋水板C3)在所述機殼(1)上的投影覆 蓋住所述氣體進出口 01)。
4.根據權利要求1所述的具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統，其特徵在於，所述 遮擋機構包括在臨近所述空氣進出通道O)的所述氣體進出口 設置能夠在關閉狀態 完全覆蓋所述空氣進出通道O)的擋水板( 或擋水膜；還包括驅動所述擋水板( 或擋 水膜開閉的驅動機構，所述驅動機構與所述擋水板(3)或擋水膜驅動連接。
5.根據權利要求4所述的具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統，其特徵在於，所述 擋水板(3)或擋水膜為左右或上下伸縮式開閉結構。
6.根據權利要求4所述的具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統，其特徵在於，所述 擋水板(3)為繞軸旋轉的開閉結構，所述擋水板開閉角度範圍為與所述空氣進出通道(2) 的氣體進出面02)的夾角B大於等於O度、小於等於90度。
7.根據權利要求6所述的具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統，其特徵在於，在所 述具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統處於工作狀態時，所述擋水板(3)與所述空氣進 出通道O)的氣體進出面02)的夾角B大於O度、小於90度，且擋水板(3)在所述機殼 (1)上的投影覆蓋住所述氣體進出口 ；在所述具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統 處於非工作狀態時，所述擋水板(3)與所述空氣進出通道O)的氣體進出面02)的夾角B 為O度且覆蓋在所述氣體進出口 上。
8.根據權利要求1所述的具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統，其特徵在於，所述 遮擋機構包括水平安裝的多條條形擋水板(3)，所述擋水板C3)為繞上邊的軸旋轉的開閉 結構，所述擋水板C3)寬度保證能夠在關閉狀態完全覆蓋所述空氣進出通道0)。
9.根據權利要求1所述的具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統，其特徵在於，所述 遮擋機構包括在臨近所述空氣進出通道的氣體進出口 設置能夠在關閉狀態完全 覆蓋空氣進出通道的擋水板(3)；所述擋水板C3)在燃料電池工作時由排出的氣體自 動打開，所述擋水板(3)在所述的具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統關閉或待機時自 動關閉。
10.根據權利要求2至9中任一所述的具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統，其特徵 在於，所述擋水板C3)表面上有一層不親水塗層。
專利摘要本實用新型公開一種具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統，包括具有空氣進出通道的機殼，在臨近所述空氣進出通道的氣體進出口設置有用於遮蔽所述氣體進出口的遮擋機構。本實用新型所述的具有防水功能的空冷電堆燃料電池系統能夠有效地防止水及其它液體通過機殼上的氣體進出口進入到燃料電池系統內部；也可在空冷電堆燃料電池系統處於待機或停機狀態時，使燃料電池內部與外界隔開，從而保證燃料電池內部少受或不受外界環境的影響。
文檔編號H01M8/24GK201893410SQ20102061039
公開日2011年7月6日 申請日期2010年11月17日 優先權日2010年11月17日
發明者齊志剛 申請人:武漢銀泰科技燃料電池有限公司