用于燃料电池系统的溢流阀技术方案

本发明专利技术公开了一种紧凑、可靠并且易于制造的溢流阀，其能够解决燃料电池系统及其组件或设备中的压力问题。该溢流阀包括具有第一帽、阀壳体和中心柱的阀体；以及弹性体元件或密封件，其包含在阀体内并且一端固定到阀体，另一端形成与阀体的密封。密封响应于超出阈值压力而打开。在一种实施方式中，弹性体元件固定到第一帽和/或阀壳体的内部，并且形成与中心柱的外径的密封。弹性体元件可以由加强元件支撑。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及可靠的溢流阀。具体地，该阀可以用于各种燃料电池系统以及其他燃料或流体存储系统中，燃料电池系统包括但不限于:燃料盒、燃料电池和燃料再填充设备。更具体地，本专利技术涉及包括形成密封的阀主体和密封件的阀，当设备中积聚压力和/或摄入空气以释放 设备内的真空时，该密封打开以缓解压力差，从而释放气体、液体和/或蒸汽。
技术介绍
燃料电池是直接将反应物(即，燃料和氧化剂)的化学能量转换成直流(DC)电的设备。对于越来越多的应用而言，燃料电池比传统发电设备(例如化石燃料的燃烧)和便携式电力存储设备(例如锂离子电池)更加高效。一般来说，燃料电池技术包括多种不同的燃料电池，例如:碱性燃料电池、聚合物电解质燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池和酶燃料电池。燃料电池通常利用氢(H2)燃料运行，并且也可以消耗非纯氢燃料。非纯氢燃料电池包括直接氧化燃料电池，例如使用甲醇的直接甲醇燃料电池(DMFC)或使用高温碳氢化合物的固体氧化物燃料电池(SOFC)。氢燃料可以以压缩形式存储或存储在诸如酒精或烃的化合物或其他能够重组或转换成氢燃料和副产物的含氢材料中。氢也可以存储在化学氢化物中，例如硼氢化钠(NaBH4),其与水或酒精反应以生成氢和副产物。氢也可以在第一压力和温度下被吸附或在吸附在金属氢化合物(例如镧镍五(LaNi5))中，并在第二压力和温度下释放以为燃料电池提供燃料。大多数氢燃料电池具有质子交换膜或聚合物电解质膜(PEM)，其除迫使电子通过外部电路之外允许氢质子通过外部电路，外部电路可以优选地是手机、个人数字助理(PDA)、计算机、电动工具或使用电子流或电流的任意设备。燃料电池反应可以表示如下:燃料电池阳极上的半反应:H2 — 2H++2e_燃料电池阴极上的半反应:2 (2H.+2e0 +O2 — 2H20一般来说，PEM由聚合物或其他适当的薄膜制成，聚合物例如可从杜邦公司获得的Nafion",其是一种厚度在大约0.05mm至大约0.50mm之间的全氟磺酸聚合物。阳极通常由沉积有催化剂(例如钼-钌)薄层的特氟隆碳纸支撑件制成。阴极通常是气体扩散电极，其中，钼粒子粘结到薄膜的一侧。对于DMFC，每个电极上的化学电反应以及直接甲醇燃料电池的总反应如下所述:阳极上的半反应:CH30H+H20 — C02+6H++6e_阴极上的半反应:1.502+6H++6e-— 3H20燃料电池的总反应:CH30H+1.502 — C02+2H20美国专利4，390, 603和4，828，941中公开了 DMFC，通过引用将这些专利全文并入本文中。在化学金属氢化物燃料电池中，硼氢化钠被重整并且反应如下: NaBH4+2H20 —(热和 / 或催化剂)—4 (H2) + (NaBO2)用于该反应的适当催化剂包括钼和钌以及其他金属。通过重整硼氢化钠而产生的氢燃料在燃料电池中与氧化剂(例如O2)反应，从而形成电流(或电子流)和水副产物，如上所述。通过重整过程还产生了硼酸钠(NaBO2)副产物。在美国专利N0.4，261，956中讨论了硼氢化钠燃料电池，通过引用将该专利全文并入本文中。如上所述，燃料电池反应的产物/副产物包括诸如氢和二氧化碳的气体，其可以增加存储或产生它们的设备的内部压力。此外，随着燃料在燃料电池系统中被消耗，可以产生真空削弱从燃料供给设备和/或盒至燃料电池的额外燃料流。因此，本领域中已知用于缓解这些问题的各种溢流阀。然而，这些阀通常包含众多部件(弹簧、O形环、弹性体等)，并且考虑到诸如燃料盒和燃料供给设备的元件可能是可弃置的，这些阀仍然存在可靠性和经济性的问题。某种程度上，这种对于燃料电池系统的改进溢流阀需求已经在共有的、共同未决的已公开的美国申请N0.2007/0114485 以及美国专利申请N0.12/674，205中解决了，通过引用将这些申请全文并入本文中。尽管如此，仍然存在对于可靠的溢流阀和能够为加压系统排气并能够允许从真空释放的阀的需求。
技术实现思路
用于本专利技术的容器的创造性的阀具有阀体和密封件，密封件具有外周部分和内部位置。密封件的外周部分和内部位置中的一个固定到阀体内部的第一部分，密封件的另一部分形成与阀体内部的第二部分的密封。当超出容器内的阈值压力时，密封随后打开并建立流动路径或排气孔。在阀的另一实施方式中，在建立流动路径之后，当未超出阈值压力时，密封关闭。在排出阀的另一实施方式中，阀体包括具有至少一个排出孔的第一帽和中心柱。中心柱可以与第一帽构成整体。排出阀的阀体也可以具有第二帽，该第二帽具有至少一个排出孔，并且该第二帽可以与阀壳体构成整体。可选地，中心柱可以与该第二帽构成整体。此外，在本专利技术的另一实施方式中，排出阀的中心柱可以具有第一和第二部件。在这些实施方式中，第一中心柱部件可以与第一帽构成整体，并且/或者第二中心柱部件可以与第二帽构成整体。在另一实施方式中，阀体内部的第一部分是帽或阀壳体。此外，阀体内部的第二部分是中心柱。可选地，阀体内部的第一部件是中心柱，阀体的第二部分是帽或阀壳体。此外，在排出阀的一种实施方式中，密封件是具有内部开口的垫圈，该内部开口具有内部直径。垫圈可以是唇垫圈。在各种情况下，阈值压力是容器的初始内部压力的大约±0.5psi，优选地，阈值压力是容器的初始内部压力的大约±5psi。同样地，在某些实施方式中，以邵氏A硬度计量，度密封件具有大约30至大约90的硬度。在某些实施方式中，密封件的形成密封的部分是内部部分。在又一实施方式中，排出阀是二通阀。二通排出阀的密封件可以渐缩成密封件的形成密封的那个部分。密封件也可以被支撑以提升其强度或为密封件提供多个区域的弹性或柔韧性。此外，在某些实施方式中，阀体的阀壳体可以与用于燃料电池设备的容器构成整体。附图说明附图形成说明书的一部分并且将结合说明书一起阅读，其中，类似的附图标记用于表示各图中类似的部件:图la-c是母案205号申请的燃料供给阀的横截面视图，图1d是阀的分解立体图；及图2a是母案205号申请的另一示例性燃料阀的分解横截面视图，图2b是阀的分解图。图3a是本专利技术的示例性溢流阀的分解横截面视图，图3b是阀的横截面视图。图4a_c是示出了阀如何运行的本专利技术的溢流阀的横截面视图。图5a是图3a的阀的变体的分解横截面视图，图5b是阀的横截面视图。图6a_c是示出了阀如何运行的本专利技术的溢流阀的变体的横截面视图。图7a_e是本专利技术的溢流阀的另一实施方式的横截面视图，其中，密封件附接到中心柱。图8a_e是另一实施方式的横截面视图，其中，密封件被加强。具体实施例方式如附图所示并如下文详细描述的那样，本专利技术涉及可与容器一起使用的溢流阀或排气阀，容器更优选地是包括燃料电池燃料存储设备的任意燃料供给设备或流体存储设备(例如:燃料电池、再填充设备、燃料电池燃料供给设备、氢/气体发生器或适于用在燃料电池系统中的其他设备)，溢流阀或排气阀用于缓解容器内的压力差，即，由于气体、蒸汽和/或液体的聚积而产生的内部压力和/或由于流体(例如来自设备的燃料和/或气体)离开而产生的真空。如本文所述，术语“燃料供给设备”包括但不限于:可弃置的盒、可再填充/可再利用的盒、驻留在电子设备内的盒、可移除的盒、位于电子设备外部的盒、燃料箱、燃料再本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·史葩尔，
申请(专利权)人：法商BIC公司，
类型：
国别省市：