燃料電池堆的歧管裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燃料電池堆的歧管裝置，更具體涉及這樣的燃料電池堆的歧管裝置，其通過(guò)利用電池堆熱量使供應(yīng)給電池堆的氣體的溫度升高，因此使包含在氣體中的液體被完全汽化，從而防止由液體引起的溢流。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，氫氣作為燃料被供應(yīng)給燃料電池堆的陽(yáng)極。為了改善氫氣利用率或燃料電池堆的反應(yīng)性能，在陽(yáng)極中，從電池堆排出的陽(yáng)極廢氣再次循環(huán)進(jìn)入燃料電池堆中。特別地，陽(yáng)極廢氣與從燃料箱新供應(yīng)的氫氣混合，然后供應(yīng)給電池堆。從燃料箱新供應(yīng)的氫氣是常溫氫氣(例如大氣溫度)，其處于冷且干燥的(例如相對(duì)濕度?％)狀態(tài)。此外，從電池堆排出的陽(yáng)極廢氣是具有相當(dāng)高溫度和濕度的氣體，其被加熱到電池堆的工作溫度，并且被陰極中后擴(kuò)散的水分增濕。因此，混合氣體(如新供應(yīng)的氫氣+陽(yáng)極廢氣)，與陽(yáng)極廢氣相比溫度降低，因此在混合氣體中產(chǎn)生大量的液態(tài)水。
[0003]進(jìn)一步地，引入到電池堆中的氣體混合了新供應(yīng)的氫氣和通過(guò)諸如噴射器或鼓風(fēng)機(jī)等再循環(huán)裝置產(chǎn)生的再循環(huán)的氫氣，然后供應(yīng)給電池堆。特別地，噴射器或鼓風(fēng)機(jī)的吸力還可引起從電池堆的出口排出的液體再循環(huán)并流入電池堆的進(jìn)口中。尤其在冬天(例如天氣較寒冷的月份)，由于燃料箱的溫度非常低，因此這種液體的流入會(huì)引起電池堆的性能大幅降低(例如，個(gè)別電池的壓降)。
[0004]更具體地，參考圖7，當(dāng)液態(tài)的水流入燃料電池堆10中時(shí)，液體被引入到布置在燃料電池堆10進(jìn)口處的電池中，因此布置在進(jìn)口側(cè)的電池的陽(yáng)極流道上會(huì)發(fā)生局部堵塞，引起陽(yáng)極溢流，并且在進(jìn)口側(cè)的電池的電壓(性能)迅速下降。
[0005]另外，如圖7所示，當(dāng)陽(yáng)極的進(jìn)口和出口被布置在電池堆10的一側(cè)時(shí)，在與進(jìn)口和出口相鄰的電池以及遠(yuǎn)離進(jìn)口和出口的電池之間會(huì)發(fā)生較大的流速差(不同的壓力)。換句話說(shuō)，與進(jìn)口和出口相鄰的電池，由于較短的再循環(huán)路徑而具有較快的流速，而距離進(jìn)口和出口較遠(yuǎn)(例如，在距進(jìn)口和出口預(yù)定距離)的電池，由于較長(zhǎng)的再循環(huán)路徑而具有較慢的流速。因此，當(dāng)有最少的液體流入與進(jìn)口和出口相鄰的電池時(shí)，水可以以較快的流速被排出。然而，對(duì)于遠(yuǎn)離進(jìn)口和出口的電池來(lái)說(shuō)，由于在陽(yáng)極流道中的液態(tài)水未被大量排出，因此會(huì)引起陽(yáng)極溢流。另外，由于在電池堆的端板中存在熱損耗，因此和其它電池相比，布置在電池堆兩端處的電池中存在過(guò)多的液體。因此，由于和電池堆內(nèi)的電池相比，更多液體存在于遠(yuǎn)離進(jìn)口和出口的電池處，因此對(duì)于遠(yuǎn)離進(jìn)口和出口的電池來(lái)說(shuō)，更加不利于排出液體。
[0006]此外，由于遠(yuǎn)離進(jìn)口和出口的電池和與進(jìn)口和出口相鄰的電池相比，具有更低的氫氣濃度，因此在各個(gè)電池上的氫氣濃度分布不均勻。當(dāng)流入每個(gè)電池的陽(yáng)極流道中的水未被充分排出時(shí)，催化劑或是催化劑載體就被永久地?fù)p壞。通常，通過(guò)打開(kāi)陽(yáng)極的清洗閥來(lái)排出電池中累積的水，因此瞬間增大循環(huán)氣體的流速，但是在這種情況下會(huì)導(dǎo)致燃料損失。通常，在電池堆陰極中的溢流可通過(guò)增加空氣的供應(yīng)量而被去除。
[0007]在該【背景技術(shù)】中公開(kāi)的上述信息僅用于增強(qiáng)對(duì)本發(fā)明背景的理解，因此其可能包含不構(gòu)成在這個(gè)國(guó)家本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供一種燃料電池堆的歧管裝置，其可以防止在供應(yīng)給燃料電池堆的氣體中冷凝的水分(例如液體)過(guò)多地流入電池堆的特定電池中，并可以通過(guò)基于距電池堆進(jìn)氣口的距離來(lái)去除各個(gè)電池中產(chǎn)生的氣體的流速差，從而防止由遠(yuǎn)離進(jìn)氣口布置的電池產(chǎn)生的液體所引起的溢流。
[0009]在一方面中，本發(fā)明提供一種燃料電池堆的歧管裝置，可包括:被配置成將氣體供應(yīng)到燃料電池堆中的氣體供應(yīng)路徑，該燃料電池堆包括在其中成直線(例如線性地)堆疊的多個(gè)電池；以及被配置成將氣體從燃料電池堆排出的氣體排出路徑，其中氣體供應(yīng)路徑可包括氣體加熱部，被配置成利用燃料電池堆的熱量加熱供應(yīng)到燃料電池堆中的氣體，并使包含在氣體中的液體汽化；以及氣體供應(yīng)部，被配置成將從氣體加熱部流出的氣體供應(yīng)到燃料電池堆中的每個(gè)電池。
[0010]在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，氣體加熱部可以在燃料電池堆的底部沿前后方向線性(例如，沿直線)延伸，然后從燃料電池堆底部的后端向上延伸，整體連接于布置在燃料電池堆頂部的氣體供應(yīng)部的后端。具體地，氣體加熱部可被布置在燃料電池堆底部的左側(cè)和右側(cè)中的任一側(cè)，面向布置在燃料電池堆底部的另一側(cè)的氣體排出路徑。
[0011]在另一個(gè)示例性實(shí)施方式中，氣體加熱部可以在燃料電池堆的頂部沿前后方向線性延伸，然后從燃料電池堆頂部的后端沿左右方向線性延伸，整體連接于布置在燃料電池堆頂部的氣體供應(yīng)部的后端。具體地，氣體加熱部可布置在燃料電池堆頂部的左側(cè)和右側(cè)中的任一側(cè)，從而可布置在被布置于燃料電池堆底部與氣體加熱部相同一側(cè)的氣體排出路徑的上方。
[0012]在還有的另一個(gè)示例性實(shí)施方式中，氣體加熱部可以在燃料電池堆的底部沿前后方向線性延伸，然后在燃料電池堆底部的后端沿對(duì)角線延伸，整體連接于布置在燃料電池堆頂部的氣體供應(yīng)部的后端。具體地，氣體加熱部可以在燃料電池堆的底部沿前后方向線性延伸，然后從燃料電池堆底部的后端沿左右方向線性延伸，并再次向上延伸，整體連接于布置在燃料電池堆頂部的氣體供應(yīng)部的后端。
[0013]在又一個(gè)示例性實(shí)施方式中，氣體加熱部可以在燃料電池堆的底部沿前后方向線性延伸，然后從燃料電池堆底部的后端向上延伸，并再次沿左右方向延伸，整體連接于布置在燃料電池堆頂部的氣體供應(yīng)部的后端。具體地，氣體加熱部可布置在燃料電池堆底部的左側(cè)和右側(cè)中的任一側(cè)，從而可布置在被布置于燃料電池堆底部與氣體加熱部相同一側(cè)的氣體排出路徑的上方。
[0014]在又一個(gè)示例性實(shí)施方式中，氣體排出路徑可以在燃料電池堆的左側(cè)和右側(cè)的任一側(cè)沿前后方向線性延伸，并且氣體供應(yīng)路徑的氣體供應(yīng)部在燃料電池堆與氣體排出路徑相反的一側(cè)沿前后方向延伸，連接于布置在每個(gè)電池中的氣體流道，以使氣體在氣體流道中流動(dòng)。具體地，該氣體流道可以是構(gòu)成燃料電池堆的每個(gè)電池的陽(yáng)極流道，或者是構(gòu)成燃料電池堆的每個(gè)電池的陰極流道。
[0015]在又一個(gè)示例性實(shí)施方式中，在燃料電池堆中，當(dāng)由氣體加熱部加熱的氣體通過(guò)氣體供應(yīng)部被供應(yīng)到每個(gè)電池中，然后通過(guò)氣體排出路徑從燃料電池堆排出時(shí)，每個(gè)電池具有大約相同的氣體行進(jìn)距離。
【附圖說(shuō)明】
[0016]現(xiàn)在參考在附圖中示出的某些示例性的實(shí)施方式來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的上述和其它特征，僅僅以示例性的方式給出下文中的附圖，因此其不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制，并且其中:
[0017]圖1和圖2是示出根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例具有歧管結(jié)構(gòu)的燃料電池堆的示例性示意圖；
[0018]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例具有歧管結(jié)構(gòu)的燃料電池堆的示例性示意圖；
[0019]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明第三示例性實(shí)施例具有歧管結(jié)構(gòu)的燃料電池堆的示例性示意圖；
[0020]圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第四示例性實(shí)施例具有歧管結(jié)構(gòu)的燃料電池堆的示例性示意圖；
[0021]圖6是示出根據(jù)本發(fā)明第五示例性實(shí)施例具有歧管結(jié)構(gòu)的燃料電池堆的示例性不意圖；以及
[0022]圖7和圖8是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的典型燃料電池堆的缺陷的示例性示意圖。
[0023]在附圖中提及的附圖標(biāo)記包括將在下面進(jìn)一步討論的下列元件:
[0024]100:燃料電池堆
[0025]110:端板
[0026]112:封閉端板
[0027]120:電池
[0028]122:陽(yáng)極流道
[0029]130、160、180、210、230:氣體供應(yīng)路徑
[0030]132、162、182、212、232:氣體加熱部
[0031]134、164、184、214、234:氣體供應(yīng)部
[0032]140、170、190、220、240:氣體排出路徑
[0033]150、152、156:噴射器
[0034]應(yīng)當(dāng)理解的是，附圖不必按比例繪制，而是呈現(xiàn)出說(shuō)明本發(fā)明基本原理的各種優(yōu)選特征的簡(jiǎn)化表示。本文中所公開(kāi)的本發(fā)明的特定設(shè)計(jì)特征，包括例如特定尺寸、方向、位置和形狀，這些特征將部分地由預(yù)期的特定應(yīng)用和使用環(huán)境來(lái)確定。
【具體實(shí)施方式】
[0035]本文所用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述特定實(shí)施例的目的，而并非旨在限制本發(fā)明。除非上下文明確指出，否則如本文中所使用的單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“該”等意圖也包括復(fù)數(shù)形式。還應(yīng)該理解的是，在本說(shuō)明書(shū)中使用“包括”和/或“包含”等術(shù)語(yǔ)時(shí)，是意圖說(shuō)明存在該特征、整數(shù)、步驟、操作、元素和/或組件，而不排除一個(gè)或多個(gè)其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元素、組件、和/或其組合的存在或增加。如本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)列出項(xiàng)目的任何和所有組合。
[0036]除非明確指出或可從上下文明顯看出，否則如本文中使用的術(shù)語(yǔ)“約”被理解為在本領(lǐng)域中的正常公差范圍內(nèi)，例如，在平均數(shù)的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)