一种燃料电池电堆的通风封装方法技术

本发明专利技术涉及一种燃料电池电堆的通风封装方法，包括封闭式封装架，该封装架将燃料电池电堆的全部部件都封装在内，所述的封闭式封装架的面板一面设有通风口，该通风口通过通风管连接到燃料电池的空气供应装置的鼓风机出口，所述的封闭式封装架的面板的另一面设有一排风口，该排风口设有氢气探测器，可探测燃料电池电堆封闭式封装架内的氢气浓度。与现有技术相比，本发明专利技术结构简单，可以有效防尘、防水，并且能够及时检测氢气浓度并作出排氢处理，从而有效防止因燃料电池堆泄漏氢气造成的爆炸。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃料电池，尤其涉及。
技术介绍
电化学燃料电池是一种能够将氢及氧化剂转化成电能及反应产物的装置。该装置的内部核心部件是膜电极(Membrane Electrode Assembly ，简称MEA)， 膜电极(MEA)由一张质子交换膜、膜两面夹两张多孔性的可导电的材料，如 碳纸组成。在膜与碳纸的两边界面上含有均匀细小分散的引发电化学反应的催 化剂，如金属铂催化剂。膜电极两边可用导电物体将发生电化学发应过程中生 成的电子，通过外电路引出，构成电流回路。在膜电极的阳极端，燃料可以通过渗透穿过多孔性扩散材料(碳纸)，并 在催化剂表面上发生电化学反应，失去电子，形成正离子，正离子可通过迁移 穿过质子交换膜，到达膜电极的另一端阴极端。在膜电极的阴极端，含有氧化 剂(如氧气)的气体，如空气，通过渗透穿过多孔性扩散材料(碳纸)，并在 催化剂表面上发生电化学反应得到电子，形成负离子。在阴极端形成的阴离子 与阳极端迁移过来的正离子发生反应，形成反应产物。在采用氢气为燃料，含有氧气的空气为氧化剂(或纯氧为氧化剂)的质子 交换膜燃料电池中，燃料氢气在阳极区的催化电化学反应就产生了氢正离子(或叫质子)。质子交换膜帮助氢正离子从阳极区迁移到阴极区。除此之外， 质子交换膜将含氢气燃料的气流与含氧的气流分隔开来，使它们不会相互混合 而产生爆发式反应。,在阴极区，氧气在催化剂表面上得到电子，形成负离子，并与阳极区迁移 过来的氢正离子反应，生成反应产物水。在采用氢气、空气(氧气)的质子交 换膜燃料电池中，阳极反应与阴极反应可以用以下方程式表达阳极反应H2—2H++2e阴极反应l/202+2H++2e—H20在典型的质子交换膜燃料电池中，膜电极(MEA) —般均放在两块导电的 极板中间，每块导流极板与膜电极接触的表面通过压铸、冲压或机械铣刻，形 成至少一条以上的导流槽。这些导流极板可以上金属材料的极板，也可以是石 墨材料的极板。这些导流极板上的导流孔道与导流槽分别将燃料和氧化剂导入 膜电极两边的阳极区与阴极区。在一个质子交换膜燃料电池单电池的构造中， 只存在一个膜电极，膜电极两边分别是阳极燃料的导流板与阴极氧化剂的导流 板。这些导流板既作为电流集流板，也作为膜电极两边的机械支撑，导流板上 的导流槽又作为燃料与氧化剂进入阳极、阴极表面的通道，并作为带走燃料电 池运行过程中生成的水的通道。为了增大整个质子交换膜燃料电池的总功率，两个或两个以上的单电池通常 可通过直叠的方式串联成电池组或通过平铺的方式联成电池组。在直叠、串联式的 电池组中， 一块极板的两面都可以有导流槽，其中一面可以作为一个膜电极的阳极 导流面，而另一面又可作为另一个相邻膜电极的阴极导流面，这种极板叫做双极板。 一连串的单电池通过一定方式连在一起而组成一个电池组。电池组通常通过前端板、后端板及拉杆紧固在一起成为一体。一个典型电池组通常包括(i)燃料及氧化剂气体的导流进口和导流通道，将燃料(如氢气、甲醇或甲醇、天然气、汽油经重整后得到的富氢气体) 和氧化剂(主要是氧气或空气)均匀地分布到各个阳极、阴极面的导流槽中；(2)冷却流体(如水)的进出口与导流通道，将冷却流体均匀分布到各个电 池组内冷却通道中，将燃料电池内氢、氧电化学放热反应生成的热吸收并带出 电池组进行散热；(3)燃料与氧化剂气体的出口与相应的导流通道，燃料气 体与氧化剂气体在排出时，可携带出燃料电池中生成的液、汽态的水。通常， 将所有燃料、氧化剂、冷却流体的进出口都开在燃料电池组的一个端板上或两 个端板上。质子交换膜燃料电池既可以用作车、船等运载工具的动力系统，又可以用 作移动式或固定式的发电站。燃料电池在工作过程中，尤其是在室外的工作环 境下，会有大量的灰尘或水侵蚀电堆，这些灰尘或水一旦进入电堆，则将导致 电堆漏电、漏氢，甚至使电堆遭到致命性破坏而崩溃的危险。在现有的燃料电池电堆封装技术中，尚无很好的防止灰尘和水进入电堆的办法，也没有必要的 漏氢安全保护装置。上海神力科技有限公司申请了 "一种燃料电池电堆的封装方法"(专利技术专利申请号200510026006.7;技术申请号200520041699.2)。该专利要 解决的技术问题是提供一种防尘、防水，并具有漏氢安全保护功能的燃料电池 电堆的封装装置，该装置在装置架上设排风口、通风口，该排风口向外延伸一 排风管，在该排风管上设有排风扇，通风口向外延伸一通风管，在该通风管上 设有鼓风机。这种封装装置虽然能起到防尘、防水、漏氢安全保护等功能，但 是排风扇、鼓风机的运作需要额外消耗功率，通风管上设有过滤设备，遇水极 易损坏。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简 单，可有效防尘、防水，并具有漏氢安全保护功能的燃料电池电堆的通风封装 方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现 一种燃料电池电堆的通风封 装方法，包括封闭式封装架，该封装架将燃料电池电堆的全部部件都封装在内， 所述的封装架设有与电堆的各流体进出管相对应的空气管进口、空气管出口、 氢气管进口、氢气管出口、冷却水管进口、冷却水管出口，所述的燃料电池包 括依次连接的空气供应装置，空气增湿堆、燃料电池电堆，所述的空气供应装 置包括空气过滤器和鼓风机或空压机，其特征在于，所述的封闭式封装架的面 板一面设有通风口，该通风口通过通风管连接到燃料电池的空气供应装置的鼓 风机出口，所述的封闭式封装架的面板的另一面设有一排风口，该排风口设有 氢气探测器，可探测燃料电池电堆封闭式封装架内的氢气浓度。所述的排风口设置在燃料电池堆封装架上与通风口对角面板的最低处。所述的通风管内径为1 5mm，在鼓风机或空压机工作运转范围内，可限 制通过通风管的空气流量为1 10升/分钟。所述的通风管一端连接封闭式封装架上的通风口，另一端连接到鼓风机或 空压机与空气增湿堆之间的管道上，或直接连接到鼓风机或空压机出口处。所述的排风口、通风口、空气管进口、空气管出口、氢气管进口、氢气管 出口、冷却水管进口、冷却水管出口与各自配套的管件之间设有密封圈，使封 装后的燃料电池具备防水、防尘功能。所述的氢气探测器在探测到一定浓度的氢气时立即报警进行人工干预或 将该氢气浓度信号传送在至燃料电池上层控制器进行自动控制，作出关闭燃料 电池系统的处理。所述的氢气探测器的氢气报警体积比例为0.1 4%。所述的燃料电池电堆整个封装于电堆外面的是密闭式封装层，将空气供应 装置提供的干净空气在进入空气增湿堆之前分出一支流，送入燃料电池堆的封 闭式封装架内，并由排风口排出。本专利技术在燃料电池电堆的空进、空出、水进、水出、氢进、氢出管路处垫 上密封圈，并在封装框架间垫上橡皮，封死框架的缝隙以及漏洞。但是考虑到封装后，存在一个很大的潜在危险---旦氢气泄漏，并漏到一定的浓度后，极有可能爆炸。故电堆密封的同时，在封装框架上开两个排风口和一个通风口， 将通风口连接到燃料电池系统的空气供应系统，将从空气供应装置出来的干净 空气分出一小支流，流入被密封的燃料电池电堆封装箱中，并在封装箱一面设 置排风口，使封装箱内的气体保持流动，即使燃料电池电堆有氢气泄漏也可以 及时排出，并且在排风口加装氢气探测器，能够及时检测氢气浓度并作出排氢 处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池电堆的通风封装方法，包括封闭式封装架，该封装架将燃料电池电堆的全部部件都封装在内，所述的封装架设有与电堆的各流体进出管相对应的空气管进口、空气管出口、氢气管进口、氢气管出口、冷却水管进口、冷却水管出口，所述的燃料电池包括依次连接的空气供应装置，空气增湿堆、燃料电池电堆，所述的空气供应装置包括空气过滤器和鼓风机或空压机，其特征在于，所述的封闭式封装架的面板一面设有通风口，该通风口通过通风管连接到燃料电池的空气供应装置的鼓风机出口，所述的封闭式封装架的面板的另一面设有一排风口，该排风口设有氢气探测器，可探测燃料电池电堆封闭式封装架内的氢气浓度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡里清，章波，
申请(专利权)人：上海神力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]