專利名稱：一種燃料電池電堆的封裝裝置的制作方法
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電堆的封裝裝置。
背景技術：
電化學燃料電池是一種能夠將氫及氧化劑轉化成電能及反應產物的裝置。該裝置的內部核心部件是膜電極(Membrane Electrode Assembly，簡稱MEA)，膜電極(MEA)由一張質子交換膜、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生了氫正離子(或叫質子)。質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，生成反應產物水。在采用氫氣、空氣(氧氣)的質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
陰極反應在典型的質子交換膜燃料電池中，膜電極(MEA)一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)。在一個質子交換膜燃料電池單電池的構造中，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(1)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冷卻通道中，將燃料電池內氫、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。

發(fā)明內容
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可有效防塵、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。
本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)一種燃料電池電堆的封裝裝置，其特征在于，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，所述的封裝架設有排風口、通風口以及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，所述的排風口設有氫氣探測器，該排風口向外延伸一排風管，在該排風管上設有排風扇，所述的通風口向外延伸一通風管，在該通風管上設有鼓風機。
所述的電堆為由多個電堆模塊組成的集成式電堆。
所述的排風口設置至少一個，該至少一個排風口向外延伸一排風管，多于二條的排風管最終匯聚成一總排風管，所述的排風扇設在該總排風管末端。
所述的通風管內設有一過濾層，所述的鼓風機設在向外延伸的通風管末端。
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。
所述的氫氣探測器在探測到一定濃度的氫氣時立即報警并作出關閉燃料電池發(fā)動機處理。
整個封裝于電堆外面的是密閉式封裝層，干凈的空氣由鼓風機送入燃料電池堆，并由排風管排出。
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——一旦氫氣泄漏，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，在排風口安裝一個排風扇，在通風口安裝一個鼓風機，并且在這兩個排風口都加裝氫氣探測器。且為了保證在通風口進來的空氣不夾帶灰塵雜質，特在通風口與鼓風機間加一過濾層。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型可以有效防塵、防水、防漏電，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為本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。
如圖1所示，一種燃料電池電堆的封裝裝置，包括封閉式封裝架1，該封裝架1將燃料電池集成式電堆2的全部部件都封裝在內，所述的封裝架1設有排風口3、通風口4以及與電堆的各流體進出管相對應的空氣管進口5、空氣管出口6、氫氣管進口7、氫氣管出口8、冷卻水管進口9、冷卻水管出口10；所述的排風口3設有氫氣探測器11，該排風口3向外延伸一排風管12，在該排風管上設有排風扇13，所述的排風管12設置二個，這些排風管12最終匯聚成一總排風管14，所述的排風扇13設在該總排風管14末端；所述的通風口4向外延伸一通風管15，在該通風管15上設有鼓風機16，所述的通風管15內設有一過濾層17，所述的鼓風機16設在向外延伸的通風管15末端；所述的排風口3、通風口4、空氣管進口5、空氣管出口6、氫氣管進口7、氫氣管出口8、冷卻水管進口9、冷卻水管出口10與各自配套的管件之間設有密封圈18。
權利要求1.一種燃料電池電堆的封裝裝置，其特征在于，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，所述的封裝架設有排風口、通風口以及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，所述的排風口設有氫氣探測器，該排風口向外延伸一排風管，在該排風管上設有排風扇，所述的通風口向外延伸一通風管，在該通風管上設有鼓風機。
2.根據權利要求1所述的一種燃料電池電堆的封裝裝置，其特征在于，所述的電堆為由多個電堆模塊組成的集成式電堆。
3.根據權利要求1或2所述的一種燃料電池電堆的封裝裝置，其特征在于，所述的排風口設置至少一個，該至少一個排風口向外延伸一排風管，多于二條的排風管最終匯聚成一總排風管，所述的排風扇設在該總排風管末端。
4.根據權利要求1或2所述的一種燃料電池電堆的封裝裝置，其特征在于，所述的通風管內設有一過濾層，所述的鼓風機設在向外延伸的通風管末端。
5.根據權利要求1或2所述的一種燃料電池電堆的封裝裝置，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。
6.根據權利要求1或2所述的一種燃料電池電堆的封裝裝置，其特征在于，所述的氫氣探測器在探測到一定濃度的氫氣時立即報警并作出關閉燃料電池發(fā)動機處理。
7.根據權利要求1或2所述的一種燃料電池電堆的封裝裝置，其特征在于，整個封裝于電堆外面的是密閉式封裝層，干凈的空氣由鼓風機送入燃料電池堆，并由排風管排出。
專利摘要本實用新型涉及一種燃料電池電堆的封裝裝置，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，所述的封裝架設有排風口、通風口以及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，所述的排風口設有氫氣探測器，該排風口向外延伸一排風管，在該排風管上設有排風扇，所述的通風口向外延伸一通風管，在該通風管上設有鼓風機。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型可以有效防塵、防水、防漏電，并且能夠及時檢測氫氣濃度并作出排氫處理，從而有效防止因氫氣管路破裂而溢出氫氣造成的爆炸。
文檔編號H01M8/02GK2796110SQ200520041699
公開日2006年7月12日 申請日期2005年5月20日 優(yōu)先權日2005年5月20日
發(fā)明者夏建偉, 胡里清, 李麗, 章波 申請人:上海神力科技有限公司