同轴燃料电池阴极流动路径管道制造技术

公开了与燃料电池一起使用的导管系统及其使用方法的方面。根据本公开的方面，用于经由冷却剂流体冷却燃料电池(12)的导管系统(10)包括：壳体(100)；冷却腔室(112)；入口端口(120)，其被配置为将冷却剂接收到系统中；排出端口(130)，其被配置为从系统排出冷却剂；以及用于将冷却剂移入、移过和移出系统的装置。移过和移出系统的装置。移过和移出系统的装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】同轴燃料电池阴极流动路径管道


[0001]本公开大致涉及用于冷却燃料电池电堆的设备和方法，并且更具体地涉及用于移动空气以冷却燃料电池的新设计。

技术介绍

[0002]常规电化学燃料电池将燃料和氧化剂转化为电能和反应产物。常见类型的电化学燃料电池包括膜电极组件(MEA)，膜电极组件包括在阳极和阴极流动路径或气体扩散结构之间的聚合离子(质子)转移膜。燃料(例如氢气)和氧化剂(例如来自空气的氧气)通过MEA的各个侧面以产生电能和作为反应产物的水。可以形成包括多个这样的燃料电池的电堆，所述燃料电池布置有分开的阳极和阴极流体流动路径。这种电堆通常是块的形式，所述块包括由所述电堆的任一端处的端板固持在一起的多个单独的燃料电池板。这种燃料电池能够用于为各种技术(例如材料搬运装备(MHE)和固定电力应用以及无人机(UAV))提供电力。
[0003]重要的是聚合离子转移膜保持水合以用于有效操作。控制电堆的温度也很重要。因此，冷却剂可被供应到电堆以用于冷却和/或水合。可能需要在特定时间或周期性地使用净化气体净化燃料电池的流动路径或气体扩散结构中的冷却剂、污染物或反应副产物。可包括燃料(例如氢气)的净化气体可流过阳极流动路径以净化燃料电池。
[0004]利用这种燃料电池和燃料电池电堆的系统可以以多种不同的方式进行冷却和水合。用于冷却和水合燃料电池电堆的现有系统存在缺点。在一些现有技术中，气体(例如空气)能够被带入系统以冷却和/或水合燃料电池电堆。气体能够在系统的一端处被带入，并从系统的另一端排出。这种布置并不总是优选的或适合于MHE应用，MHE应用中燃料电池电堆系统单元必须被安装在非常密集拥挤的电池盒中。通过许多密集拥挤的部件排出气体将导致显著的压降，并因此导致效率更低以及系统性能不良。此外，在许多现有的MHE应用中，由于事实上现有的电池盒通常只需要单个可接近的面以用于安装和拆卸操作，因此系统单元通常在所有侧面上都是不可接近的。为了修改现有的MHE交通工具以允许从第二面排出气体，交通工具将需要被重新认证，这将给客户带来巨大的成本。因此，需要一种用于冷却和/或水合MHE中使用的燃料电池电堆的改进系统。
[0005]用于冷却和/或水合燃料电池的气体量在各种应用中可能不同。在某些情况下，很难控制有多少气体被引导到燃料电池电堆。因此，还需要用于冷却和/或水合燃料电池电堆的气体分配的改进控制。
[0006]贯穿本申请描述的建议解决方案涉及将燃料电池单元的排出气体或进入气体(取决于配置)转向180度，以便进入和离开系统的所有气体都通过单个面。解决方案还可以或可替代地涉及提供用于调节有多少气体用于冷却和/或水合燃料电池电堆的控制机制。

技术实现思路

[0007]贯穿本申请公开的冷却剂分配系统、燃料电池电力系统和使用方法的各个方面满足上述需求。根据本公开的方面，一种用于经由冷却剂流体冷却燃料电池的导管系统包括：
壳体；冷却腔室；入口端口，其被配置为将冷却剂接收到系统中；排出端口，其被配置为从系统排出冷却剂；以及用于将冷却剂移入、移过和移出系统的装置。
[0008]可选地，壳体可具有外表面和与外表面相反的内表面。
[0009]可选地，内表面可限定内部体积。冷却腔室可以由内表面限定并且在内部体积内。
[0010]可选地，壳体可包括第一面和沿第一方向与第一面隔开的第二面。进入端口和排出端口可以在第一面上。
[0011]可选地，壳体可包括进入通道和排出通道，进入通道和排出通道与冷却腔室并且彼此流体连通，其中进入通道与入口端口流体连通，并且排出通道与排出端口流体连通。
[0012]可选地，系统可包括多个进入端口。多个进入端口中的每一个可以围绕排出端口径向设置。
[0013]可选地，在壳体上可以包括延伸到冷却腔室中并被配置为将冷却剂引导到冷却腔室的预定区中的部件。
[0014]可选地，壳体可包括用于增加流过进入通道、排出通道和冷却腔室中的一个或多个的空气的湍流的装置。
[0015]可选地，壳体可限定从其延伸的突出部，突出部限定进入端口和排出端口中的一个或两者，突出部被配置为沿着预定流动路径引导冷却剂。
[0016]可选地，系统可进一步包括与冷却腔室分离的旁通腔室，旁通腔室与排出端口流体连通。系统还可包括被配置为将冷却剂引导至系统的一个或多个部件的控制装置。控制装置可以具有第一配置，其中控制装置被配置为将所有冷却剂引导到冷却腔室，而不将任何冷却剂引导到旁通腔室。控制装置可以具有第二配置，其中控制装置被配置为将所有冷却剂引导至旁通腔室，而不将任何冷却剂引导至冷却腔室。控制装置可以具有第三配置，其中冷却剂的第一部分被引导到冷却腔室，而冷却剂的第二部分被引导至旁通腔室。在一些方面，控制装置可以是阀。可选地，阀可以是电磁阀。可选地，阀可以是旋钮阀。可选地，控制装置可以是百叶窗(louver)。
[0017]可选地，系统中的冷却剂可以包括空气。
[0018]可选地，系统可被配置为冷却设置在冷却腔室内的燃料电池。
[0019]在一些方面，排出端口可以至少部分地被一个或多个进入端口包围。
[0020]系统可被配置为沿着一个或多个入口轴线通过进入端口接收冷却剂，一个或多个入口轴线中的每一个彼此平行。
[0021]在一些方面，系统可被配置为沿着一个或多个出口轴线通过排出端口排出冷却剂，一个或多个出口轴线中的每一个彼此平行。
[0022]可选地，系统可被配置为沿着入口轴线通过进入端口接收冷却剂，并且系统可被配置为沿着出口轴线通过排出端口排出冷却剂，入口轴线和出口轴线沿着垂直于第一方向的平面彼此间隔开。
[0023]可选地，入口轴线和出口轴线可以彼此平行。
[0024]可选地，系统可具有围绕出口轴线径向布置的多个入口轴线。
[0025]在一些方面，进入端口和排出端口可以在壳体的同一面上。可选地，进入端口和排出端口可以在壳体的第一面上。
[0026]在一些方面，用于移动冷却剂的装置可以包括涡轮机。
[0027]可选地，用于移动冷却剂的装置可包括泵。
[0028]在一些方面，进入端口可以被设置在与排出端口不同的壳体的面上。
[0029]在一些方面，冷却剂可以以高达每秒10立方米的流速通过进入端口移入系统。可选地，冷却剂可以以高达每秒5立方米的流速移动。可选地，冷却剂可以以高达每秒3立方米的流速移动。
[0030]在一些方面，在进入端口处进入系统的冷却剂的流速可以不同于被移动到冷却腔室的冷却剂的流速。可选地，在进入端口处进入系统的冷却剂的流率可以大于被移动到冷却腔室的冷却剂的流速。
[0031]在一些方面，可通过控制装置控制被移动到冷却腔室的冷却剂的流速。
[0032]在一些方面，系统可在其中包括一个或多个传感器。一个或多个传感器可以被配置为检测系统的参数。在一些方面，传感器可以被配置为检测燃料电池和/或燃料电池电堆的温度、进入系统的冷却剂的温度、冷却剂从冷却腔室流出后冷却剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于经由冷却剂流体冷却燃料电池的导管系统，所述导管系统包括：壳体，其具有第一面和沿第一方向与所述第一面间隔开的第二面；冷却腔室；多个进入端口，其被配置为将所述冷却剂接收到所述系统中；排出端口，其被配置为从所述系统排出所述冷却剂；和用于将所述冷却剂移入、移过和移出所述系统的装置；与所述冷却腔室分离的旁通腔室，所述旁通腔室与所述排出端口流体连通；控制装置，其被配置为将所述冷却剂引导至所述系统的一个或多个部件；和其中，所述控制装置具有：第一配置，其中所述控制装置被配置为将所有所述冷却剂引导到所述冷却腔室，且没有所述冷却剂到所述旁通腔室；第二配置，其中所述控制装置被配置为将所有所述冷却剂引导到所述旁通腔室，且没有所述冷却剂到所述冷却腔室；以及第三配置，其中，所述冷却剂的第一部分被引导到所述冷却腔室，而所述冷却剂的第二部分被引导至所述旁通腔室，其中，所述多个进入端口和所述排出端口在所述第一面上，并且其中，所述多个进入端口中的每一个围绕所述排出端口径向设置。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述壳体包括第一面和沿第一方向与所述第一面间隔开的第二面。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述进入端口和所述排出端口在所述第一面上。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的系统，其中，所述壳体包括进入通道和排出通道，所述进入通道和所述排出通道与所述冷却腔室流体连通并且彼此流体连通，其中所述进入通道与所述入口端口流体连通，并且所述排出通道与所述排出端口流体连通。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的系统，其中，所述系统包括多个进入端口。6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述多个进入端口中的每一个围绕所述排出端口径向设置。7.根据权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：智能能源有限公司，
类型：发明
国别省市：