專利名稱：一種低噪燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池，尤其涉及一種低噪燃料電池。
背景技術(shù)：
電化學(xué)燃料電池是一種能夠?qū)浼把趸瘎┺D(zhuǎn)化成電能及反應(yīng)產(chǎn)物的裝置。該裝置的內(nèi)部核心部件是膜電極(Membrane Electrode Assembly，簡稱MEA)，膜電極(MEA)由一張質(zhì)子交換膜、膜兩面夾兩張多孔性的可導(dǎo)電的材料，如碳紙組成。在膜與碳紙的兩邊界面上含有均勻細小分散的引發(fā)電化學(xué)反應(yīng)的催化劑，如金屬鉑催化劑。膜電極兩邊可用導(dǎo)電物體將發(fā)生電化學(xué)發(fā)應(yīng)過程中生成的電子，通過外電路引出，構(gòu)成電流回路。
在膜電極的陽極端，燃料可以通過滲透穿過多孔性擴散材料(碳紙)，并在催化劑表面上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，失去電子，形成正離子，正離子可通過遷移穿過質(zhì)子交換膜，到達膜電極的另一端陰極端。在膜電極的陰極端，含有氧化劑(如氧氣)的氣體，如空氣，通過滲透穿過多孔性擴散材料(碳紙)，并在催化劑表面上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)得到電子，形成負離子。在陰極端形成的陰離子與陽極端遷移過來的正離子發(fā)生反應(yīng)，形成反應(yīng)產(chǎn)物。
在采用氫氣為燃料，含有氧氣的空氣為氧化劑(或純氧為氧化劑)的質(zhì)子交換膜燃料電池中，燃料氫氣在陽極區(qū)的催化電化學(xué)反應(yīng)就產(chǎn)生了氫正離子(或叫質(zhì)子)。質(zhì)子交換膜幫助氫正離子從陽極區(qū)遷移到陰極區(qū)。除此之外，質(zhì)子交換膜將含氫氣燃料的氣流與含氧的氣流分隔開來，使它們不會相互混合而產(chǎn)生爆發(fā)式反應(yīng)。
在陰極區(qū)，氧氣在催化劑表面上得到電子，形成負離子，并與陽極區(qū)遷移過來的氫正離子反應(yīng)，生成反應(yīng)產(chǎn)物水。在采用氫氣、空氣(氧氣)的質(zhì)子交換膜燃料電池中，陽極反應(yīng)與陰極反應(yīng)可以用以下方程式表達陽極反應(yīng)
陰極反應(yīng)在典型的質(zhì)子交換膜燃料電池中，膜電極(MEA)一般均放在兩塊導(dǎo)電的極板中間，每塊導(dǎo)流極板與膜電極接觸的表面通過壓鑄、沖壓或機械銑刻，形成至少一條以上的導(dǎo)流槽。這些導(dǎo)流極板可以上金屬材料的極板，也可以是石墨材料的極板。這些導(dǎo)流極板上的流體孔道與導(dǎo)流槽分別將燃料和氧化劑導(dǎo)入膜電極兩邊的陽極區(qū)與陰極區(qū)。在一個質(zhì)子交換膜燃料電池單電池的構(gòu)造中，只存在一個膜電極，膜電極兩邊分別是陽極燃料的導(dǎo)流板與陰極氧化劑的導(dǎo)流板。這些導(dǎo)流板既作為電流集流板，也作為膜電極兩邊的機械支撐，導(dǎo)流板上的導(dǎo)流槽又作為燃料與氧化劑進入陽極、陰極表面的通道，并作為帶走燃料電池運行過程中生成的水的通道。
為了增大整個質(zhì)子交換膜燃料電池的總功率，兩個或兩個以上的單電池通?？赏ㄟ^直疊的方式串聯(lián)成電池組或通過平鋪的方式聯(lián)成電池組。在直疊、串聯(lián)式的電池組中，一塊極板的兩面都可以有導(dǎo)流槽，其中一面可以作為一個膜電極的陽極導(dǎo)流面，而另一面又可作為另一個相鄰膜電極的陰極導(dǎo)流面，這種極板叫做雙極板。一連串的單電池通過一定方式連在一起而組成一個電池組。電池組通常通過前端板、后端板及拉桿緊固在一起成為一體。
一個典型電池組通常包括(1)燃料及氧化劑氣體的導(dǎo)流進口和導(dǎo)流通道，將燃料(如氫氣、甲醇或甲醇、天然氣、汽油經(jīng)重整后得到的富氫氣體)和氧化劑(主要是氧氣或空氣)均勻地分布到各個陽極、陰極面的導(dǎo)流槽中；(2)冷卻流體(如水)的進出口與導(dǎo)流通道，將冷卻流體均勻分布到各個電池組內(nèi)冷卻通道中，將燃料電池內(nèi)氫、氧電化學(xué)放熱反應(yīng)生成的熱吸收并帶出電池組進行散熱；(3)燃料與氧化劑氣體的出口與相應(yīng)的導(dǎo)流通道，燃料氣體與氧化劑氣體在排出時，可攜帶出燃料電池中生成的液、汽態(tài)的水。通常，將所有燃料、氧化劑、冷卻流體的進出口都開在燃料電池組的一個端板上或兩個端板上。
質(zhì)子交換膜燃料電池可用作車、船等運載工具的動力系統(tǒng)，又可用作移動式、固定式的發(fā)電裝置。
質(zhì)子交換膜燃料電池用作車、船動力系統(tǒng)或移動式和固定式發(fā)電站時，必須包括電池堆、燃料氫氣供應(yīng)系統(tǒng)、空氣供應(yīng)子系統(tǒng)、冷卻散熱子系統(tǒng)、自動控制及電能輸出各個部分。
圖1為目前典型的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，在圖1中1為燃料電池堆，2為儲氫瓶或其他儲氫裝置，3為減壓閥，4為空氣過濾裝置，5為空氣壓縮裝置，6為氫氣水—汽分離器，6’為空氣水—汽分離器，7為水箱，8為冷卻水循環(huán)泵，9為冷卻水散熱器，10為氫循環(huán)泵，11為氫氣增濕裝置，12為空氣增濕裝置。
目前典型的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中，噪聲部件主要有空氣壓縮裝置、氫氣循環(huán)泵以及冷卻水循環(huán)泵。一般情況下，空氣壓縮裝置、氫循環(huán)泵以及冷卻水循環(huán)泵等噪聲部件是不采用降噪措施的。因此，當(dāng)該燃料電池發(fā)電系統(tǒng)作為發(fā)動機驅(qū)動汽車運行時，這些噪聲部件產(chǎn)生的噪聲與震動均比較大，從而降低了乘客乘坐的舒適性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種低噪燃料電池。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種低噪燃料電池，包括燃料電池堆、儲氫裝置、氫減壓閥、氫氣增濕裝置、氫氣水—汽分離器、氫循環(huán)泵、水箱、冷卻水循環(huán)泵、冷卻水散熱器、空氣過濾裝置、空氣壓縮裝置、空氣增濕裝置，其特征在于，所述的空氣壓縮裝置、氫循環(huán)泵或冷卻水循環(huán)泵采用防噪、吸噪或隔音材料進行封裝，并被包圍在該防噪、吸噪或隔音材料中。
所述的隔噪、吸噪或隔音材料包括軟木、聚氨脂泡沫或海綿材料。
所述的隔噪、吸噪或隔音材料是環(huán)保和阻燃材料。
所述的空氣壓縮裝置、氫循環(huán)泵或冷卻水循環(huán)泵進行封裝后，只留出了這三種部件的固定腳、流體進出口。
所述的空氣壓縮裝置是空氣鼓風(fēng)機或空氣壓縮機。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用防噪、吸噪或隔音材料封裝燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的主要噪聲部件，降低了噪聲部件引起的震動和噪音，當(dāng)該燃料電池發(fā)電系統(tǒng)作為發(fā)動機驅(qū)動汽車運行時，可大大提高乘客乘坐的舒適性。


圖1為現(xiàn)有燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的低噪燃料電池發(fā)動機的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及具體實施例，對本發(fā)明作進一步說明。
如圖2并結(jié)合圖1所示，一種1～200KW的低噪燃料電池，包括燃料電池堆1、儲氫裝置2、氫減壓閥3、氫氣增濕裝置11、空氣過濾裝置4、高壓空氣鼓風(fēng)機或空氣壓縮機5、空氣增濕裝置12、氫氣水—汽分離器6、氫循環(huán)泵10、空氣水—汽分離器6’、水箱7、冷卻水循環(huán)泵8、散熱器9，所述的高壓空氣鼓風(fēng)機或空氣壓縮機5、氫循環(huán)泵10或冷卻水循環(huán)泵8采用防噪、吸噪或隔音材料103進行封裝，并被包圍在該防噪、吸噪或隔音材料103中，只留出了這三種部件的固定腳104、空氣鼓風(fēng)機或空氣壓縮機進口51、空氣鼓風(fēng)機或空氣壓縮機出口52、氫循環(huán)泵進口101、氫循環(huán)泵出口102、冷卻水循環(huán)泵進口81、冷卻水循環(huán)泵進口82。所述的隔噪、吸噪或隔音材料103選自軟木、聚氨脂泡沫或海綿材料中的一種，該隔噪、吸噪或隔音材料103采用環(huán)保和阻燃材料。
權(quán)利要求
1.一種低噪燃料電池，包括燃料電池堆、儲氫裝置、氫減壓閥、氫氣增濕裝置、氫氣水—汽分離器、氫循環(huán)泵、水箱、冷卻水循環(huán)泵、冷卻水散熱器、空氣過濾裝置、空氣壓縮裝置、空氣增濕裝置，其特征在于，所述的空氣壓縮裝置、氫循環(huán)泵或冷卻水循環(huán)泵采用防噪、吸噪或隔音材料進行封裝，并被包圍在該防噪、吸噪或隔音材料中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低噪燃料電池，其特征在于，所述的隔噪、吸噪或隔音材料包括軟木、聚氨脂泡沫或海綿材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種低噪燃料電池，其特征在于，所述的隔噪、吸噪或隔音材料是環(huán)保和阻燃材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低噪燃料電池，其特征在于，所述的空氣壓縮裝置、氫循環(huán)泵或冷卻水循環(huán)泵進行封裝后，只留出了這三種部件的固定腳、流體進出口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種低噪燃料電池，其特征在于，所述的空氣壓縮裝置是空氣鼓風(fēng)機或空氣壓縮機。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低噪燃料電池，包括燃料電池堆、儲氫裝置、氫減壓閥、氫氣增濕裝置、氫氣水－汽分離器、氫循環(huán)泵、水箱、冷卻水循環(huán)泵、冷卻水散熱器、空氣過濾裝置、空氣壓縮裝置、空氣增濕裝置，所述的氫循環(huán)泵、冷卻水循環(huán)泵或空氣壓縮裝置采用防噪、吸噪或隔音材料進行封裝，并被包圍在該防噪、吸噪或隔音材料中。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用防噪、吸噪或隔音材料封裝燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的主要噪聲部件，降低了噪聲部件引起的震動和噪音，當(dāng)該燃料電池發(fā)電系統(tǒng)作為發(fā)動機驅(qū)動汽車運行時，可大大提高乘客乘坐的舒適性。
文檔編號H01M8/02GK1815787SQ20051002373
公開日2006年8月9日 申請日期2005年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月1日
發(fā)明者胡里清, 夏建偉, 章波, 李麗 申請人:上海神力科技有限公司