燃料電池車輛的整體閥門裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種燃料電池車輛的整體閥門裝置。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的燃料電池車輛的整體閥門裝置包括：吸收塊，其與燃料電池堆的燃料極出口端連接，用以儲(chǔ)存水且排出含有雜質(zhì)的氫氣；氫氣排氣管線，其形成于吸收塊上；水排出管線，其形成于吸收塊上；以及閥門，其連接形成在吸收塊的氫氣排氣管線及水排出管線成為整體，從而同時(shí)開閉氫氣排氣管線及水排出管線。
【專利說明】燃料電池車輛的整體閥門裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及閥門裝置，尤其涉及一種將燃料電池車輛的氫氣的排氣和水的排出合并為一體的燃料電池車輛的整體閥門裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]燃料電池車輛的主能源來源于稱作燃料電池堆(fuel cell stack)的發(fā)電裝置，所述燃料電池堆的原理為空氣中的氧氣與從外部供應(yīng)的氫氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生能量。
[0003]圖1為顯示現(xiàn)有燃料電池車輛的氫氣供應(yīng)系統(tǒng)10的簡(jiǎn)要示意圖。
[0004]參照?qǐng)D1，儲(chǔ)存在氫氣罐11中的氫氣通過氫氣供應(yīng)裝置12 (Fuel ProcessingSystem, FPS)向燃料電池堆13供應(yīng)。并且，雖然在圖1中未圖示，但還設(shè)置空氣供應(yīng)裝置(Air Processing System, APS),其供應(yīng)包含在燃料電池堆13的電化學(xué)反應(yīng)中作為氧化劑的氧氣的空氣。
[0005]所述氫氣供應(yīng)裝置12包括高壓/低壓調(diào)壓器、氫氣供應(yīng)閥門等，所述空氣供應(yīng)裝置包括空氣鼓風(fēng)機(jī)、加濕器等。關(guān)于氫氣供應(yīng)裝置12及空氣供應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)為公知內(nèi)容，因此省略具體說明。
[0006]在燃料電池堆13中，隨著堆(stack)的運(yùn)轉(zhuǎn)供應(yīng)到負(fù)極(空氣極/氫氣極)的空氣中的氮?dú)庖约皬呢?fù)極生成的生成水通過電解質(zhì)膜向正極一側(cè)移動(dòng)。燃料電池堆13的構(gòu)造為公知內(nèi)容，因此省略具體說明。
[0007]在此，所述氮?dú)饨档蜌錃獾姆謮?，從而使?stack)的性能降低，并且所述生成水阻擋流路，從而妨礙氫氣的移動(dòng)，因此周期性地，通過正極(燃料極)的排出(purging)能夠確保燃料電池堆13的穩(wěn)定性能。
[0008]為此，如圖1所示的現(xiàn)有的燃料電池車輛的氫氣供應(yīng)系統(tǒng)10設(shè)置與燃料電池堆13連接的氫氣排氣裝置14及水排出裝置15。在氫氣排氣裝置14中，配備第一閥門16，可向外部排出氫氣，在水排出裝置15中，配備第二閥門17，可向外部排出水。另外，所述氫氣供應(yīng)系統(tǒng)10構(gòu)成得使在燃料電池堆13中未反應(yīng)的氫氣不向大氣排出，而是通過鼓風(fēng)機(jī)18再循環(huán)，重新流入燃料電池堆13。
[0009]然而，如上所述的現(xiàn)有的燃料電池車輛的氫氣供應(yīng)系統(tǒng)10中，氫氣排氣裝置14和水排出裝置15分別配備閥門16和閥門17，因此每個(gè)氫氣供應(yīng)系統(tǒng)10至少要配備兩個(gè)閥門。因此存在不但會(huì)增加整體系統(tǒng)配置費(fèi)用，而且增加管道通路的復(fù)雜性，尤其還需要用于另外分別控制各閥門的控制系統(tǒng)的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]技術(shù)問題
[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種將燃料電池車輛的氫氣的排放和水的排出合并為一體的整體閥門裝置。[0012]技術(shù)方案
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種燃料電池車輛的整體閥門裝置，包括:吸收塊，其與燃料電池堆的燃料極出口端連接，用以儲(chǔ)存水且排出含有雜質(zhì)的氫氣；氫氣排氣管線，其形成于所述吸收塊上；水排出管線，其形成于所述吸收塊上；以及閥門，其連接于所述氫氣排氣管線及水排出管線成為整體，同時(shí)開閉所述氫氣排氣管線及水排出管線。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，可以提供一種燃料電池車輛的整體閥門裝置，包括:吸收塊，其與燃料電池堆的燃料極出口端連接，用以儲(chǔ)存水且排出含有雜質(zhì)的氫氣；排出管線，其形成于所述吸收塊上，同時(shí)排出所述水和氫氣；以及閥門，其連接于所述排出管線成為整體，開閉所述排出管線。
[0015]在此，所述閥門可以為電磁閥，在所述吸收塊內(nèi)部可以設(shè)置有用于測(cè)量所述吸收塊的水吸收量的傳感器。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，可以提供一種燃料電池車輛的整體閥門裝置，包括:氫氣排氣管線，其與燃料電池堆的燃料極出口端連接，排出含有雜質(zhì)的氫氣；閥門，其形成于所述氫氣排氣管線上，開閉所述氫氣排氣管線；以及水吸收塊，其一側(cè)與所述燃料電池堆的燃料極出口端連接，將水儲(chǔ)存在內(nèi)部，另一側(cè)與所述氫氣排氣管線連接。其中，因所述氫氣排氣管線中所述氫氣排氣時(shí)降低的內(nèi)部壓力，而儲(chǔ)存在所述水吸收塊內(nèi)部的所述水向所述氫氣排氣管線移動(dòng)，從而從所述氫氣排氣管線同時(shí)排出所述氫氣和水。
[0017]在此，所述閥門可以為電磁閥，在所述水吸收塊內(nèi)部可以設(shè)置有用于測(cè)量所述水吸收塊的水吸收量的傳感器。
[0018]技術(shù)效果
[0019]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過用于燃料電池車輛的氫氣排氣的閥門和用于水排出的閥門構(gòu)成為整體，從而能夠降·低整體系統(tǒng)配置費(fèi)用，且減少零部件數(shù)量。
[0020]并且，通過用于氫氣排氣的閥門和用于水排出的閥門構(gòu)成為整體，從而無需多個(gè)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)輕量化及成本的降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為顯示現(xiàn)有燃料電池車輛的氫氣供應(yīng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)要示意圖；
[0022]圖2為顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的燃料電池車輛的氫氣供應(yīng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)要示意圖；
[0023]圖3為顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的燃料電池車輛的整體閥門裝置的簡(jiǎn)要示意圖；
[0024]圖4為顯示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的燃料電池車輛的整體閥門裝置的簡(jiǎn)要示意圖；
[0025]圖5為顯示根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的燃料電池車輛的整體閥門裝置的簡(jiǎn)要示意圖。
[0026]附圖標(biāo)記說明
[0027]10:氫氣供應(yīng)系統(tǒng)11:氫氣罐
[0028]12:氫氣供應(yīng)裝置13:燃料電池堆
[0029]14:氫氣排氣裝置15:水排出裝置
[0030]16:第一閥門17:第二閥門[0031]18:鼓風(fēng)機(jī)100、200、300:整體閥門裝置
[0032]110:氫氣罐120:氫氣供應(yīng)裝置
[0033]130:燃料電池堆(fuel cell stack) 210:吸收塊
[0034]111:氫氣排氣管線112:水排出管線
[0035]113、212、311:閥門114、213、313:傳感器[0036]211:排出管線310:氫氣排氣管線
[0037]312:水吸收塊
【具體實(shí)施方式】
[0038]以下，將參照附圖，具體說明本發(fā)明的實(shí)施例。
[0039]圖2為顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的燃料電池車輛的氫氣供應(yīng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)略示意圖。
[0040]參照?qǐng)D2，儲(chǔ)存在氫氣罐110中的氫氣通過氫氣供裝置120向燃料電池堆130供應(yīng)。并且，雖然在圖2中未圖示，但還設(shè)置空氣供應(yīng)裝置(未圖示)，其供應(yīng)包含在燃料電池堆130的電化學(xué)反應(yīng)中作為氧化劑的氧氣的空氣。關(guān)于氫氣供應(yīng)裝置120、燃料電池堆130及空氣供應(yīng)裝置的技術(shù)已經(jīng)公知了，因此省略具體說明。
[0041]另外，所述氫氣供應(yīng)系統(tǒng)可以構(gòu)成得使在燃料電池堆130中未反應(yīng)的氫氣不向外部排出，而是通過鼓風(fēng)機(jī)140再循環(huán)，重新流入燃料電池堆130。
[0042]在此，在本發(fā)明的實(shí)施例中，一個(gè)特征為在燃料電池堆130的燃料極出口端上構(gòu)成整體閥門裝置A。在現(xiàn)有燃料電池車輛的氫氣供應(yīng)系統(tǒng)(參照?qǐng)D1)中，在燃料電池堆上分別連接有氫氣排氣裝置及水排出裝置，因此采用使氫氣和水分別排出的結(jié)構(gòu)，然而，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在燃料電池堆130上連接整體閥門裝置A，采用使所述氫氣和水從一個(gè)裝置排出的結(jié)構(gòu)，從而具有可以達(dá)到整體系統(tǒng)配置費(fèi)用降低、輕量化以及成本降低等的優(yōu)勢(shì)。
[0043]以下將具體說明本發(fā)明的實(shí)施例。以下將要說明的實(shí)施例是以在圖2中說明的燃料電池車輛的氫氣供應(yīng)系統(tǒng)中的整體閥門裝置A為中心說明的，其余結(jié)構(gòu)與圖2中的說明一致或相似，因此省略說明。
[0044]圖3為簡(jiǎn)略顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的燃料電池車輛的整體閥門裝置100(以下，簡(jiǎn)稱為閥門裝置)的示意圖。
[0045]參照?qǐng)D3，閥門裝置100包括:與燃料電池堆的燃料極出口端連接的吸收塊210、形成在吸收塊210的氫氣排氣管線111和水排出管線112以及連接氫氣排氣管線111及水排出管線112成為整體的閥門113。
[0046]吸收塊210為儲(chǔ)存從燃料電池堆的燃料極出口端排出的水S，并且排出含有雜質(zhì)的氫氣H而設(shè)置。具體而言，氫氣H供應(yīng)至燃料電池堆的燃料極(未圖示)后，未反應(yīng)的氫氣H向所述燃料極的出口端排出，此時(shí)，包含在未反應(yīng)氫氣中的水S將憑借重力儲(chǔ)存在吸收塊210 中。
[0047]吸收塊210上可以形成用于排出氫氣H的第一排出口(未圖示)和用于排出水S的第二排出口(未圖示)，并且吸收塊210的內(nèi)部可以設(shè)置測(cè)量吸收塊210的水吸收量的傳感器114。這樣的傳感器114可以是水位測(cè)量傳感器。另外，除了測(cè)量水吸收量的傳感器114，還可以設(shè)置另外的壓力傳感器。
[0048]在吸收塊210上，朝向外部分別形成氫氣排氣管線111和水排出管線112。例如，可以在吸收塊210的外部面配置并結(jié)合氫氣排氣管線111和水排出管線112。一方面，在此強(qiáng)調(diào)本說明書中，氫氣H的排出是指通過設(shè)置有現(xiàn)有氫氣排氣裝置等的排出結(jié)構(gòu)進(jìn)行排出(purging)。
[0049]在此，閥門113連接于氫氣排氣管線111和水排出管線112成為整體。S卩，閥門113設(shè)置得同時(shí)開閉氫氣排氣管線111和水排出管線112。
[0050]例如，閥門113設(shè)置得包住氫氣排氣管線111和水排出管線112的整體，進(jìn)一步地，可以在氫氣排氣管線111的內(nèi)部和水排出管線112的內(nèi)部分別設(shè)置用于開閉氫氣排氣管線111和水排出管線112的閥門膜(未圖示)。在此，所述兩個(gè)的閥門膜構(gòu)成得通過外部控制裝置(未圖示)可以同時(shí)開閉。
[0051]—方面，閥門113的種類不做限定，為進(jìn)行自動(dòng)控制可以使用電磁閥(solenoidvalve)。在使用所述電磁閥的情況下，可以另外設(shè)置用于所述電磁閥的開/關(guān)控制的控制部(未圖示)。
[0052]關(guān)于如上所述構(gòu)成的閥門裝置100的運(yùn)轉(zhuǎn)，說明如下。
[0053]吸收塊210吸收并儲(chǔ)存水S和氫氣H。氫氣H通過形成在吸收塊210的氫氣排氣管線111排氣，水S通過形成在吸收塊210的水排出管線112排出。在此，閥門113連接氫氣排氣管線111及水排出管線112成為整體，因此，若在閥門113打開的狀態(tài)下，則通過氫氣排氣管線111排出氫氣H，通過水排出管線112排出水S。在此，所述氫氣H/水S的排出是同時(shí)進(jìn)行的。相反，若在閥門113關(guān)閉的狀態(tài)下，則同時(shí)阻斷所述氫氣H/水S的排出。因此，在氫氣排氣時(shí)可同時(shí)進(jìn)行水排出。
[0054]圖4為簡(jiǎn)略顯示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的燃料電池車輛的整體閥門裝置200(以下簡(jiǎn)稱為閥門裝置)的示意圖。
[0055]參照?qǐng)D4，閥門裝置200包括與燃料電池堆的燃料極出口端連接的吸收塊210、形成在吸收塊210的排出管線211及與排出管線211連接成整體的閥門212。
[0056]吸收塊210與前述的第一實(shí)施例中的吸收塊210 (參照?qǐng)D3) —致或相似，因此省略重復(fù)說明。在吸收塊210中，形成有用于排出氫氣和水的單一的排出口(未圖示)，并且在吸收塊210的內(nèi)部可以設(shè)置有至少一個(gè)以上的測(cè)量吸收塊210的水吸收量或測(cè)量壓力等的傳感器213。
[0057]在吸收塊210上，朝向外部形成有排出管線211。排出管線211的功能是同時(shí)排出吸收塊210內(nèi)部吸收的氫氣H和水S。
[0058]閥門212連接排出管線211成為整體，且設(shè)置得開閉排出管線211。閥門212的種類不做限定，為進(jìn)行自動(dòng)控制，可以使用電磁閥。使用所述電磁閥的情況下，可以另外設(shè)置用于所述電磁閥的開/關(guān)控制的控制部(未圖示)。
[0059]關(guān)于如上所述構(gòu)成的閥門裝置200的運(yùn)轉(zhuǎn)，說明如下。
[0060]吸收塊210吸收并儲(chǔ)存水S和氫氣H。在此，若在閥門212打開的狀態(tài)下，則通過排出管線211排出氫氣H和水S。由于氫氣H比水S的比重小，因此在排出管線211的上部氫氣H相對(duì)較多，在排出管線211的下部水S相對(duì)較多。相反，若在閥門212關(guān)閉的狀態(tài)下，則同時(shí)阻斷氫氣H/水S的排出。如此，在一個(gè)排出管線211中可同時(shí)進(jìn)行氫氣H/水S的排出。
[0061]圖5為簡(jiǎn)略顯示根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的燃料電池車輛的整體閥門裝置300(以下稱為閥門裝置)的示意圖。
[0062]參照?qǐng)D5，閥門裝置300包括與燃料電池堆的燃料極出口端連接的氫氣排氣管線310、形成于氫氣排氣管線310上并開閉氫氣排氣管線310的閥門311以及一側(cè)與所述燃料電池堆的燃料極出口端連接且另一側(cè)與氫氣排氣管線310連接的水吸收塊312。
[0063]氫氣排氣管線310與燃料電池堆的燃料極出口端連接，行使排出含有雜質(zhì)的氫氣的功能。在本說明書中，氫氣H通過氫氣排氣管線310排出是指通過現(xiàn)有氫氣排氣裝置中的排出結(jié)構(gòu)進(jìn)行氫氣排出(purging)。
[0064]閥門311形成于氫氣排氣管線310上，設(shè)置得開閉氫氣排氣管線310。閥門311的種類不做限定，為進(jìn)行自動(dòng)控制，可以使用電磁閥。使用所述電磁閥的情況下，可以另外設(shè)置用于所述電磁閥的開/關(guān)控制的控制部(未圖示)。
[0065]水吸收塊312設(shè)置得一側(cè)與所述燃料電池堆的燃料極出口端連接，將水儲(chǔ)存到內(nèi)部，另一側(cè)與氫氣排氣管線310連接。
[0066]在水吸收塊312的內(nèi)部可以設(shè)置至少一個(gè)以上的測(cè)量水吸收塊312的水吸收量或測(cè)量壓力等的傳感器313。
[0067]關(guān)于如上所述構(gòu)成的閥門裝置300的運(yùn)轉(zhuǎn)，說明如下。
[0068]若在形成于氫氣排氣管線310上的閥門311打開的狀態(tài)下，則氫氣H由氫氣排氣管線310排出。此時(shí)，氫氣排氣管線310由于氫氣H的排出，內(nèi)部壓力逐漸降低。若氫氣排氣管線310的內(nèi)部壓力降低，則儲(chǔ)存在與氫氣排氣管線310連接的水吸收塊312內(nèi)部的水S會(huì)由于壓力差向氫氣排氣管線310流動(dòng)。因此，在氫氣排氣管線310中，氫氣H排氣的同時(shí)可進(jìn)行水S排出。相反，若在閥門311關(guān)閉的狀態(tài)下，則氫氣H排氣中斷，水S也不能向氫氣排氣管線310流動(dòng)，因此氫氣H/水S的排出同時(shí)被阻斷。
[0069]如上所述的本發(fā)明的實(shí)施例，用于燃料電池車輛的氫氣排氣的閥門和用于水排出的閥門構(gòu)成為整體，從而能夠降低整體系統(tǒng)配置費(fèi)用，且減少零部件數(shù)量。并且，用于氫氣排氣的閥門和用于水排出的閥門構(gòu)成為整體，從而無需多個(gè)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)輕量化及成本的降低。
[0070]另外，本發(fā)明還可以追加提供包含根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的燃料電池車輛的整體閥門裝置的燃料電池車輛的氫氣供應(yīng)系統(tǒng)。
[0071]以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種燃料電池車輛的整體閥門裝置，包括: 吸收塊，其與燃料電池堆的燃料極出口端連接，用以儲(chǔ)存水且排出含有雜質(zhì)的氫氣； 氫氣排氣管線，其形成于所述吸收塊上； 水排出管線，其形成于所述吸收塊上；以及 閥門，其連接于所述氫氣排氣管線及水排出管線成為整體，同時(shí)開閉所述氫氣排氣管線及水排出管線。
2.一種燃料電池車輛的整體閥門裝置，包括: 吸收塊，其與燃料電池堆的燃料極出口端連接，用以儲(chǔ)存水且排出含有雜質(zhì)的氫氣； 排出管線，其形成于所述吸收塊上，同時(shí)排出所述水和氫氣；以及 閥門，其連接于所述排出管線成為整體，開閉所述排出管線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃料電池車輛的整體閥門裝置，其特征在于: 所述閥門為電磁閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃料電池車輛的整體閥門裝置，其特征在于: 在所述吸收塊內(nèi)部設(shè)置有用于測(cè)量所述吸收塊的水吸收量的傳感器。
5.一種燃料電池車輛的整體閥門裝置，包括: 氫氣排氣管線，其與燃料電池堆的燃料極出口端連接，排出含有雜質(zhì)的氫氣； 閥門，其形成于所述氫氣排氣管線上，開閉所述氫氣排氣管線；以及水吸收塊，其一側(cè)與所述燃料電池堆的燃料極出口端連接，將水儲(chǔ)存在內(nèi)部，另一側(cè)與所述氫氣排氣管線連接， 其中，因所述氫氣排氣管線中所述氫氣排氣時(shí)降低的內(nèi)部壓力，而儲(chǔ)存在所述水吸收塊內(nèi)部的所述水向所述氫氣排氣管線移動(dòng)，從而從所述氫氣排氣管線同時(shí)排出所述氫氣和水。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池車輛的整體閥門裝置，其特征在于: 所述閥門為電磁閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池車輛的整體閥門裝置，其特征在于: 在所述水吸收塊內(nèi)部設(shè)置有用于測(cè)量所述水吸收塊的水吸收量的傳感器。
8.一種燃料電池車輛的氫氣供應(yīng)系統(tǒng)，包括: 根據(jù)權(quán)利要求1、2及5中任何一項(xiàng)的燃料電池車輛的整體閥門裝置。
【文檔編號(hào)】H01M8/04GK103579650SQ201310338206
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月9日
【發(fā)明者】洪昌旭 申請(qǐng)人:現(xiàn)代摩比斯株式會(huì)社