專利名稱：一種燃料電池用防塵防水通風的封裝架的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及燃料電池，尤其涉及一種燃料電池用防塵防水通風的封裝架。
背景技術：
電化學燃料電池是一種能夠?qū)浼把趸瘎┺D(zhuǎn)化成電能及反應產(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)電化學反應的催 化劑，如金屬鉑催化劑。膜電極兩邊可用導電物體將發(fā)生電化學發(fā)應過程中生 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)生電化學反應，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)生電化學反應得到電子，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，形成反應產(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)的催化電化學反應就產(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。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，生成反應產(chǎn)物水。在采用氫氣、空氣(氧氣)的質(zhì)子交 換膜燃料電池中，陽極反應與陰極反應可以用以下方程式表達陽極反應H2—2H++2e 陰極反應l/202+2H++2e—H20在典型的質(zhì)子交換膜燃料電池中，膜電極(MEA) —般均放在兩塊導電的 極板中間，每塊導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流槽。這些導流極板可以上金屬材料的極板，也可以是石 墨材料的極板。這些導流極板上的導流孔道與導流槽分別將燃料和氧化劑導入 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流板與陰極氧化劑的導流 板。這些導流板既作為電流集流板，也作為膜電極兩邊的機械支撐，導流板上 的導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常 可通過直疊的方式串聯(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流槽，其中一面可以作為一個膜電極的陽極 導流面，而另一面又可作為另一個相鄰膜電極的陰極導流面，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(l)燃料及氧化劑氣體的導流進口和導流通道，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、陰極面的導流槽中；(2)冷卻流體(如水)的進出口與導流通道，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、氧電化學放熱反應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的導流通道，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)子交換膜燃料電池既可以用作車、船等運載工具的動力系統(tǒng)，又可以用 作移動式或固定式的發(fā)電站。燃料電池在工作過程中，尤其是在室外的工作環(huán) 境下，會有大量的灰塵或水侵蝕電堆，這些灰塵或水一旦進入電堆，則將導致電堆漏電、漏氫，甚至使電堆遭到致命性破壞而崩潰的危險。在現(xiàn)有的燃料電 池電堆封裝技術中，尚無很好的防止灰塵和水進入電堆的辦法，也沒有必要的 漏氫安全保護裝置。上海神力科技有限公司申請了 "一種燃料電池電堆的封裝方法"(發(fā)明專利申請?zhí)?00510026006.7;實用新型申請?zhí)?00520041699.2)。該專利要 解決的技術問題是提供一種防塵、防水，并具有漏氫安全保護功能的燃料電池 電堆的封裝裝置，該裝置在裝置架上設排風口、通風口，該排風口向外延伸一 排風管，在該排風管上設有排風扇，通風口向外延伸一通風管，在該通風管上 設有鼓風機。這種封裝裝置雖然能起到防塵、防水、漏氫安全保護等功能，但 是排風扇、鼓風機的運作需要額外消耗功率，通風管上設有過濾設備，遇水極 易損壞。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種結(jié) 構(gòu)簡單，可有效防塵、防水，并具有漏氫安全保護功能的燃料電池用防塵防水通風的封裝架。本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn) 一種燃料電池用防塵防 水通風的封裝架，該封裝架為封閉式封裝架，燃料電池電堆的全部部件都封裝 在封閉式封裝架內(nèi)，所述的封裝架設有與電堆的各流體進出管相對應的空氣管 進口、空氣管出口、氫氣管進口、氫氣管出口、冷卻水管進口、冷卻水管出口， 所述的燃料電池包括依次連接的空氣供應裝置，空氣增濕堆、燃料電池電堆， 所述的空氣供應裝置包括空氣過濾器和鼓風機或空壓機，其特征在于，所述的 封閉式封裝架的面板一面設有通風口，該通風口通過通風管連接到燃料電池的 空氣供應裝置的鼓風機出口 ，所述的封閉式封裝架的面板的另一面設有一排風 口，該排風口設有氫氣探測器。所述的排風口設置在燃料電池堆封裝架上與通風口對角面板的最低處。所述的通風管內(nèi)徑為1 5mm。所述的通風管一端連接封閉式封裝架上的通風口，另一端連接到鼓風機或 空壓機與空氣增濕堆之間的管道上，或直接連接到鼓風機或空壓機出口處。所述的排風口、通風口、空氣管進口、空氣管出口、氫氣管進口、氫氣管 出口、冷卻水管進口、冷卻水管出口與各自配套的管件之間設有密封圈。本實用新型在燃料電池電堆的空進、空出、水進、水出、氫進、氫出管路 處墊上密封圈，并在封裝框架間墊上橡皮，封死框架的縫隙以及漏洞。但是考慮到封裝后，存在一個很大的潛在危險---旦氫氣泄漏，并漏到一定的濃度后，極有可能爆炸。故電堆密封的同時，在封裝框架上開兩個排風口和一個通 風口，將通風口連接到燃料電池系統(tǒng)的空氣供應系統(tǒng)，將從空氣供應裝置出來 的干凈空氣分出一小支流，流入被密封的燃料電池電堆封裝箱中，并在封裝箱 一面設置排風口，使封裝箱內(nèi)的氣體保持流動，即使燃料電池電堆有氫氣泄漏 也可以及時排出，并且在排風口加裝氫氣探測器，能夠及時檢測氫氣濃度并作 出排氫處理，從而有效防止因氫氣管路破裂而溢出氫氣造成的爆炸。與現(xiàn)有技 術相比，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，綜合利用現(xiàn)有資源，從而提高了整個燃料電池 系統(tǒng)的效率，而且可以有效防塵、防水、防因氫氣管路破裂而溢出氫氣造成的 爆炸。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。 實施例1如圖1所示， 一種50kw轎車用燃料電池電堆的通風封裝裝置，包括封閉 式封裝架1，該封裝架1將燃料電池電堆的全部部件都封裝在內(nèi)，所述的封裝 架1設有與電堆的各流體進出管相對應的空氣管進口 7、空氣管出口 8、氫氣 管進口 9、氫氣管出口 10、冷卻水管進口 11、冷卻水管出口 12，所述的燃料 電池的空氣系統(tǒng)包括空氣供應裝置，空氣增濕堆4、燃料電池電堆，整個封裝 于燃料電池電堆外面的是密閉式封裝層，所述的空氣供應裝置包括過濾器2和 鼓風機3，空氣從過濾器2過濾后，經(jīng)鼓風機3輸入，經(jīng)過空氣增濕器4增濕 后進入燃料電池電堆，所述的封閉式封裝架1的面板一面設有通風口 5，該通風口 5通過通風管6連接到燃料電池的空氣供應裝置的鼓風機3出口，封閉式 封裝架1的面板的另一面設有一排風口 13，排風口 13設置在燃料電池堆封裝 架上與通風口 5對角面板的最低處，該排風口設有氫氣探測器14，可探測燃料 電池電堆封閉式封裝架內(nèi)的氫氣濃度。空氣供應裝置提供的干凈空氣在進入空 氣增濕堆4之前分出一支流，從通風管6送入燃料電池堆的封閉式封裝架1內(nèi)， 并由排風口 13排出，通風管6直徑很小，其內(nèi)徑為lmm，通風管內(nèi)的空氣流 量為1升/分鐘，連接鼓風機3與空氣增濕堆4的管道內(nèi)徑為100mm，其空氣 流量為50升/分鐘，該大流量空氣經(jīng)過增濕減壓后，從封裝架l上的空氣管進 口7進入燃料電池電堆，發(fā)生電化學反應后從空氣管出口 8流出，氫氣探測器 在探測到0.1%濃度的氫氣時立即報警，同時將該氫氣濃度信號傳送在至燃料 電池上層控制器進行自動控制，作出關閉燃料電池系統(tǒng)的處理。所述的排風口、通風口、空氣管進口、空氣管出口、氫氣管進口、氫氣管 出口、冷卻水管進口、冷卻水管出口與各自配套的管件之間設有密封圈。實施例2參見圖l， 一種100kw城市客車用燃料電池電堆的通風封裝裝置，包括封 閉式封裝架，該封裝架將燃料電池電堆的全部部件都封裝在內(nèi)，所述的封裝架 設有與電堆的各流體進出管相對應的空氣管進口、空氣管出口、氫氣管進口、 氫氣管出口、冷卻水管進口、冷卻水管出口，所述的燃料電池的空氣系統(tǒng)包括 空氣供應裝置，空氣增濕堆、燃料電池電堆，整個封裝于燃料電池電堆外面的 是密閉式封裝層，所述的空氣供應裝置包括過濾器和鼓風機，空氣從過濾器過 濾后，經(jīng)鼓風機輸入，經(jīng)過空氣增濕器增濕后進入燃料電池電堆，所述的封閉 式封裝架的面板一面設有通風口，通風管一端連接封閉式封裝架上的通風口， 另一端連接到鼓風機與空氣增濕堆之間的管道上，封閉式封裝架的面板的另一 面設有一排風口，該排風口設有氫氣探測器，可探測燃料電池電堆封閉式封裝 架內(nèi)的氫氣濃度?？諝夤b置提供的干凈空氣在進入空氣增濕堆之前分出一 支流，從通風管送入燃料電池堆的封閉式封裝架內(nèi)，并由排風口排出，通風管 直徑很小，其內(nèi)徑為5mm，通風管內(nèi)的空氣流量為10升/分鐘，連接鼓風機與 空氣增濕堆的管道內(nèi)徑為400mm，其空氣流量為500升/分鐘，該大流量空氣 經(jīng)過增濕減壓后，從封裝架上的空氣管進口進入燃料電池電堆，發(fā)生電化學反應后從空氣管出口流出，氫氣探測器在探測到4%濃度的氫氣時立即報警，同 時將該氫氣濃度信號傳送在至燃料電池上層控制器進行自動控制，作出關閉燃 料電池系統(tǒng)的處理。
權(quán)利要求1.一種燃料電池用防塵防水通風的封裝架，該封裝架為封閉式封裝架，燃料電池電堆的全部部件都封裝在封閉式封裝架內(nèi)，所述的封裝架設有與電堆的各流體進出管相對應的空氣管進口、空氣管出口、氫氣管進口、氫氣管出口、冷卻水管進口、冷卻水管出口，所述的燃料電池包括依次連接的空氣供應裝置，空氣增濕堆、燃料電池電堆，所述的空氣供應裝置包括空氣過濾器和鼓風機或空壓機，其特征在于，所述的封閉式封裝架的面板一面設有通風口，該通風口通過通風管連接到燃料電池的空氣供應裝置的鼓風機出口，所述的封閉式封裝架的面板的另一面設有一排風口，該排風口設有氫氣探測器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池用防塵防水通風的封裝架，其特征 在于，所述的排風口設置在燃料電池堆封裝架上與通風口對角面板的最低處。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池用防塵防水通風的封裝架，其特征 在于，所述的通風管內(nèi)徑為1 5mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種燃料電池用防塵防水通風的封裝架，其 特征在于，所述的通風管一端連接封閉式封裝架上的通風口，另一端連接到鼓 風機或空壓機與空氣增濕堆之間的管道上，或直接連接到鼓風機或空壓機出口 處。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池用防塵防水通風的封裝架，其特征 在于，所述的排風口、通風口、空氣管進口、空氣管出口、氫氣管進口、氫氣 管出口、冷卻水管進口、冷卻水管出口與各自配套的管件之間設有密封圈。
專利摘要本實用新型涉及一種燃料電池用防塵防水通風的封裝架，該封裝架為封閉式封裝架，所述的燃料電池包括依次連接的空氣供應裝置，空氣增濕堆、燃料電池電堆，所述的空氣供應裝置包括空氣過濾器和鼓風機或空壓機，所述的封閉式封裝架的面板一面設有通風口，該通風口通過通風管連接到燃料電池的空氣供應裝置的鼓風機出口，所述的封閉式封裝架的面板的另一面設有一排風口，該排風口設有氫氣探測器，與現(xiàn)有技術相比，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，可以有效防塵、防水，并且能夠及時檢測氫氣濃度并作出排氫處理，從而有效防止因燃料電池堆泄漏氫氣造成的爆炸。
文檔編號H01M8/02GK201117720SQ20072007638
公開日2008年9月17日 申請日期2007年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月2日
發(fā)明者波 章, 胡里清 申請人:上海神力科技有限公司