CN106252685B

CN106252685B - 双重密封阳极排出管/吹扫管

Info

Publication number: CN106252685B
Application number: CN201610365365.3A
Authority: CN
Inventors: A·G·金尼奇; B·J·克林格曼; C·A·达玛
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2015-06-11
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2018-11-02
Anticipated expiration: 2036-05-27
Also published as: DE102016210223B4; DE102016210223A1; CN106252685A; US9812721B2; US20160365588A1

Abstract

一种通过经由如下系统允许在燃料电池的冷启动中单独地排出液体以及吹扫气体来改进阴极催化加热的装置和方法，该系统包括通过吹扫管连接的阳极排出管和阴极催化加热系统、位于所述吹扫管外部的贮槽，以及具有闭合位置、第一打开位置和第二打开位置的枢轴。

Description

双重密封阳极排出管/吹扫管

技术领域

本申请总体涉及阴极催化加热的改进。更具体地，涉及经由如下系统通过允许在燃料电池冷启动中独立地排出液体和吹扫气体来改进阴极催化加热的装置和方法，该系统包括由吹扫管连接的阳极排出管和阴极排出管、吹扫管外部的贮槽以及具有闭合位置、第一打开位置和第二打开位置的枢轴。

背景技术

本发明的实施例总体上涉及在湿度易感部件暴露于水可能会结冰的温度条件下对燃料电池可操作性的改进，更具体地，涉及在存在冰的冷启动中有效地管理阴极催化加热(CCH)。这还提供了独立排出水分和气体的能力。

燃料电池通过化学反应将燃料转换为可用电力。这种能量产生装置的显著优点在于其实现不依赖于燃烧作为中间步骤。因此，与内燃机(ICE)和相关发电源相比，燃料电池具有若干环保优点。在典型的燃料电池中，催化电极对由多磺化膜形式(例如，Nafion^TM)的离子可透介质隔开，使得当通过一个电极(阳极)引入的离子化形式的还原剂(如氢气，H₂)穿过离子可透介质并与通过另一个电极(阴极)引入的离子化形式的氧化剂(如氧气，O₂)结合时，可以发生电化学反应。当在阴极中进行结合时，离子化的氢气和氧气形成水。在氢电离中解放的末端电池电子经由通常包括负载的外部电路以直流电(DC)的形式行进至阴极。该DC能量的流动是燃料电池发电的基础。

燃料电池堆需要在变化的外部环境条件(包括寒冷、潮湿或两者兼具的条件)下运行。如果不加限制，这种条件可能会妨碍燃料电池有效的启动和关闭。例如，在关闭时，必须去除一定量的水(其中大部分可能在燃料电池系统的运行过程中生成)，以确保避免关键流动路径被冰堵塞，并确保即使在系统暴露于冷冻条件下之后随后仍然能够启动、加热、离开。从燃料电池的阳极回路中去除水是特别困难的，这是因为它不具有高的气体体积和流速，供阴极回路作为用来清除任何过量的水的方式。便于阳极回路水疏散的一种方式是直接通过各种燃料电池朝向阴极的离子可透介质抽水。不幸的是，目前的方法非常缓慢(阳极含水量下降到可测量水平通常花费一分钟以上)。这种方法也可能导致膜的过度干燥，其可以对单个燃料电池的耐久性造成不利影响。

用于减少或消除这种流动路径冰形成的另一方法是允许在燃料电池系统关闭和启动期间将来自阳极回路的一些氢气引入阴极回路；这种方法可以通过放置在阳极和阴极回路之间的阀门来实现，该阀门被允许保持打开足够长的时间(可能仅仅几秒钟)，以促进氢气流动。在关闭时，该阀门为水离开阳极提供了更快的路径，而不是通过离子可透介质抽水的缓慢方法。在启动过程中，氢气和氧气的这种催化反应(除了可能有助于降低开路电压(OCV)之外)产生了可用于提高相邻流动路径和部件温度的热量。虽然这种方法更能够促进暴露于冷冻条件下燃料电池系统的迅速、高效热身，阀门本身的相对大的热质量使得其易形成冰和相关的堵塞。另外，这种阀门通常包括流量调节开口(以孔的形式)，由于其精确的已知尺寸用于提供精确的测量或控制功能。不幸的是，建立其流量调节功能所需要的尺寸和精度也使孔特别容易受到如上讨论的与阀门其余部分相关类型的冰堵塞。

因此，本领域的系统有结冰和除冰的问题是公知的。本文所述的方法和装置是为了解决对改进阴极催化加热以及在这种系统中提供气体和液体独立排放的长期需要。

发明内容

本文描述的实施例提供了一种通过允许在燃料电池的冷启动中单独地排出包括水的至少一种液体以及吹扫至少一种气体来改进阴极催化加热的方法。特定实施例中的液体可以包括约0至约50％的水、或约50％至约90％的水，或约50％至约100％的水，且液体可以包括冰粒及颗粒或液体形式的杂质。本文所描述的实施例可以包括提供一种阴极催化加热系统。该系统可以具有用于防止水滴入系统内的顶部。该系统可以包括阳极排出管和阴极排出管，在阳极排出管和阴极排出管之间耦接有吹扫管，该吹扫管被配置成用于将至少一种气体从阳极排出管吹扫至阴极排出管。该气体可以为约100％的氢气，或可以为约0至约10％，或约0至约50％，或约0至约100％的氢气。在具体实施例中，该气体可以包括氧气。特定实施例包括：贮槽，该贮槽在吹扫管的外部并且被配置成将包括水的至少一种液体从贮槽排出至阴极排出管；以及能够反复进出吹扫管的枢轴，该枢轴能够在用于防止排出至少一种液体与用于防止吹扫至少一种气体的闭合位置之间移动。该枢轴可以具有第一打开位置和第二打开位置，其中，在该第一打开位置处，允许排出至少一种液体同时还防止从吹扫管吹扫至少一种气体，在该第二打开位置处，允许从贮槽排出至少一种液体排出并且允许从吹扫管吹扫至少一种气体。实施例可以包括用于将枢轴从闭合位置致动至第一打开位置且将至少一种液体从贮槽排出至阴极排出管的方法和装置。

本文所描述的附加实施例提供了一种通过允许在燃料电池的冷启动中单独地排出包括水的至少一种液体以及吹扫至少一种气体来改进阴极催化加热的系统。这样的系统的实施例可以包括阴极催化加热系统，该阴极催化加热系统包括阳极排出管和阴极排出管，在阳极排出管与阴极排出管之间耦接有吹扫管。吹扫管可以被配置成将至少一种气体从阳极排出管吹扫至阴极排出管。该系统还可以包括贮槽和枢轴，该贮槽在吹扫管的外部并且被配置成将至少一种液体(包括水)从贮槽排出至阴极排出管。在具体实施例中，该枢轴能够反复地进出吹扫管。该枢轴能够在闭合位置、第一打开位置和第二打开位置之间移动，其中，在该闭合位置处，防止排出至少一种液体并且防止吹扫至少一种气体，在该第一打开位置处，允许排出至少一种液体同时防止从吹扫管吹扫至少一种气体，在该第二打开位置处，允许从贮槽排出至少一种液体排出并且允许从吹扫管吹扫至少一种气体。该装置可以被配置成使得在经由枢轴的致动而关闭时，密封保持器被接合以造成气体密封。密封保持器可以包含一个、两个或三个或多个O型环，其压缩并建立针对枢轴的密封。

附图说明

当结合以下附图阅读时，可以最好地理解具体实施例的以下详细描述，在附图中利用相同的附图标记表示相同的结构，其中：

图1A示出了包括具有至少一个燃料电池堆的燃料电池系统的车辆；

图1B示出了图1A的车辆的燃料电池堆与动力传动系统之间的相互关系的示意图；

图1C示出了用于组成图1B的燃料电池堆的代表性的单个燃料电池；

图2示出了阴极催化加热系统；

图3示出了阴极催化加热系统的俯视图；

图4示出了阴极催化加热系统沿着图3的线A-A的横截面视图，示出了阳极排出管、吹扫管、贮槽和枢轴；

图5示出了阴极催化系统的横截面的放大视图，示出了位于闭合位置的枢轴，以及耦接至吹扫管的端部的O型环；

图6示出了当枢轴位于第一打开位置时阴极催化系统的横截面的放大视图；以及

图7示出了当枢轴位于第二打开位置时阴极催化系统的横截面的放大视图。

附图中示出的实施例实际上是说明性的，并不意图限制由权利要求所限定的实施例。此外，考虑到以下的详细描述，附图和实施例的各个方面将变得被更完全地显现和理解。

具体实施方式

现将描述本发明的具体实施例。然而，本发明可以体现为不同形式，且不应被理解为限于本文所阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本发明将是透彻和完整的，且将本发明的范围完全地传达至本领域的技术人员。

除非另外定义，否则本文所使用的所有技术和科学术语具有如本发明实施例所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。本文所使用的术语仅用于描述特定的实施例，并非旨在对本发明进行限制。除非上下文另外清楚表明，否则本说明书与所附权利要求书中所用的单数形式“一”、“一个”和“该”也可以用来包括复数形式。

除非另外表明，否则本说明书和权利要求书中所使用的所有表示成分、反应条件等的数量的数值应理解为在所有情况下以术语“大约”修饰，其旨在表示指示值的±10％。此外，在本说明书和权利要求书中公开的任何范围应被理解为包括该范围本身和任何包含在其中的内容，以及端点。除非另外指明，否则本说明书和权利要求书中阐述的数值属性为近似值，其可以根据本发明实施例中所期望获得的属性而变化。尽管阐述本发明实施例的宽范围的数值范围和参数为近似值，但具体示例中阐述的数值是被尽可能精确地报告的。然而，任何数值都固有地含有必然由其各自测量中发现的误差所导致的一定误差。

可以在部分或一个或多个计算机或计算机系统上进行本文所述方法的一部分，诸如数学确定、计算、数据输入用于公式或其部分的计算或确定等，该计算机或系统可以包括一个或多个处理器以及用于运行或执行程序并运行计算或运算的软件。

可以对本文所述的方法、系统和其一部分进行组合，以实现本发明的实施例。本文所使用的单词形式可以有变型形式：例如当使用诸如“密封件”的单词时，本文中即意味着，该密封件可以用于“密封”。

首先参照图1A至图1C，车辆1包括燃料电池系统10形式的推进源，燃料电池系统具有从一个或多个罐30供应燃料的一个或多个燃料电池堆20。在一种形式中，燃料为氢基第一反应物的形式。可以从周围环境供应第二反应物(例如，氧基流体)。可以将任一种或两种反应物以加压的形式(诸如通过压缩机、泵或相关设备(未示出))供应给燃料电池系统10。尽管未示出，但也可以使用附加推进源(诸如常规内燃机(ICE)或电池组)向车辆1提供混合推进属性。

燃料电池堆20(图1B)由多个单独的燃料电池25(图1C)组成，这些电池依次分别由阳极25A、阴极25B和质子传导膜25C组成。第一反应物流动路径40用作导管以向所有阳极25A往复传输含氢流体，而第二反应物流动路径50在所有阴极25B处对含氧流体执行相同的操作。可以在堆20的相对端布置歧管60，以协调通过导管40，50输送和去除反应物。能量转换装置70可以是由一个或多个电池、电容器、电力转换器，或甚至电机组成的负载的形式，其中，该电机用于将来自燃料电池堆20的电流转换成可用于操作动力传动系统80和一个或多个动力装置(诸如车轮)90的旋转轴动力。能量转换装置70对于系统1的操作而言不是必需的，并且可以通过去掉特定的配置而制成。阳极25A、阴极25B和膜25C一起限定了膜电极组件(MEA)。

图1B还示出了阴极催化加热系统2，其将反应物流动路径40耦接至反应物流动路径50以提供气体交换。箭头示出了能量转换装置70、各个燃料电池25以及催化加热系统2之间的相互作用。还示出了用于本文所描述的方法和装置的气体流动路径8、9、11以及控制器100(诸如，用于发送信号以向上或向下致动枢轴)。

图2示出了阴极催化加热系统2的正交视图，而图3示出了阴极催化加热系统2的顶视图，其中，具有顶部3和与主壳体的附接点4、5、6、7，以及气体流动路径8、9。在具体实施例中，用钉子、螺栓或本领域中已知的其它固定物耦接顶部3。如图3所示，在具体实施例中，拐角被附接至主壳体上，而在其它实施例中，附接件的数量从约1至约5或约1至约10，并且可以沿顶部的边缘均等或不均等地间隔开。这如图2所示，其还示出了气体流动路径11。

图4示出了阴极催化加热系统2沿图3的线A-A的横截面视图，其示出了顶部3、贮槽13、气体流动路径8，9、吹扫管14、枢轴22和阳极排出管12(本文中也称作阳极气体排出管)。阳极排出管12由顶部3与贮槽13之间(且横向位于气体流动路径8和9之间)的区域指示。在具体实施例中，本文所提供的方法包括通过将顶部3放置到系统2上来防止水滴入吹扫管14中。顶部的形状保证了从顶部的底表面滴下的水不落入吹扫管14中。顶部可以具有一个或多个倾斜表面46，以引导水滴避开吹扫管14开口。该角度足以保证无论车辆运行或停泊在典型斜坡上时都可以发挥作用。

在图4中示出了倾斜表面46的实施例，其示出了具有在枢轴22的方向上从顶部3的主要部分向下延伸的基本上三角形截面的顶部2。在特定实施例中，倾斜表面46为能够从顶部3的其余部分拆卸和/或能够再附接到顶部3的其余部分的工件。在特定实施例中，倾斜表面和顶部3的其余部分由整体件构成和/或是不可拆卸的。在特定实施例中，倾斜表面46包括直径大于吹扫管的直径的管状结构。在特定实施例中，倾斜表面46与顶部3的主要部分的平面成从约0度至约90度的角47。在特定实施例中，角47为从约25度至约75度，而在其它实施例中，为从约0度至约45度。在其它实施例中，角47为从约45度至约90度。在特定实施例中，存在具有相同或不同角47的两个或更多个倾斜表面46。在特定实施例中，倾斜表面46(在基本上从顶部3朝向枢轴22的方向上)从顶部3的底表面延伸至吹扫管14的开口下方，使得从顶部的底表面中滴下的水不会落入吹扫管14中。倾斜表面46的表面足够光滑以防止由于表面张力而在倾斜表面46的底点上方形成水滴。可以添加施加于倾斜表面46的疏水涂层，以另外防护水滴形成在吹扫管14的开口上方并滴入吹扫管14中。

图5、图6和图7示出了阴极催化系统2在横截面上的放大视图，其示出了枢轴22和肩部23及耦接至吹扫管14的端部的O型环17，以及吹扫管14的腔体16，以用于朝向枢轴22的气体移动。还示出了贮槽13，防止液体从贮槽13排放到由枢轴22的下部附近(且在特定实施例中围绕枢轴22的下部)的区域所指示的阴极排出管45的结冰26、密封保持器31和下密封件19的实例。在特定实施例中，当枢轴22处于闭合位置时，阴极排出管45为枢轴22的肩部23的水平面处的区域或低于该水平面的区域。液体排放通过下密封件19至少部分可密封。在图6和图7中，在27处示出了液体从贮槽13至阴极排出管45的流动方向，并且在图7中，在28、29处示出了气体的流动方向。图5示出了处于闭合位置的枢轴，图6示出了处于第一打开位置的枢轴，并且图7示出了处于第二打开位置的枢轴22。在特定实施例中，O型环17是上密封件、至少一个上密封件或者具有不透气体的上密封件或多个上密封件的O型环系统。O型环17可以是可变形的。在特定实施例中，枢轴22完全滑入图5所示的O型环17处的上密封件中，该上密封件包围枢轴。在其它实施例中，枢轴22包含围绕其的上密封件，随着枢轴22致动到吹扫管14中，该上密封件在压靠吹扫管14的壁时变形并密封。在特定实施例中，吹扫管14的直径达0.5英寸。图5至图7还示出了基本上垂直的组件部分33和基本上水平的组件部分35。图7还包括枢轴22的角37、38和39、41，枢轴22被成形为如结合本文所描述的部件所述地产生气体和液体密封。在特定实施例中，本文所提供的方法包括将枢轴22从第一打开位置致动至第二打开位置以及通过吹扫至少一种气体来去除再循环的氢气。在具体情况下，经吹扫的气体为氢气。在其它情况下，该气体为氧气。在又一其它情况下，该气体为至少一定百分比的氢气或氧气或这两者。在又一其它情况下，该气体为至少一定百分比的氢气或氮气或这两者。

更具体地，关于上密封件，如前所述，上密封件可以是不透气的。在某些实施例中，在处于闭合位置时，O型环17可以被耦接至吹扫管14并且与枢轴22邻接，从而在至少一个O型环17中的每一个的表面与枢轴22的表面之间形成点，当枢轴22处于闭合位置以及当枢轴22处于第一打开位置时，该点是不透气的。在特定实施例中，使用2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个或更多个O型环17并且这些O型环17可以均等地间隔开。O型环可以与STAT-O-SEAL(注册商标)产品(诸如O型环)分开或者一起使用。在特定实施例中，上密封件围绕吹扫管14的其中进入枢轴22的腔体16的底部，从而完全地围绕并密封枢轴22周围，使得一旦向上移动停止，在上密封件压靠枢轴22处建立不透气的屏障。在这种情况下，枢轴22可以具有相等直径的区段，或者可以具有使得枢轴22的底部区段更宽的直径，并且当枢轴22移动到适当位置(向上致动入吹扫管14中)时，其力适配上密封件(其在特定实施例中可以为O型环)17，从而在向上或(横向地)向外的方向上或这两者上将其推靠到吹扫管14的壁上，以实现密封。上密封件(诸如，O型环17)可以位于吹扫管14的底部或位于吹扫管14内，或者，在吹扫管14内部可以存在一个或多个上密封件17(诸如，O型环，但不限于此)，并且在吹扫管14外部可以存在一个或多个密封件，但是这些密封件耦接至吹扫管14的底端。密封保持器31可以被配置成耦接至吹扫管本身或者耦接至从吹扫管14横向定位的基本上垂直的组件部分33，或者耦接至这两者。基本上垂直的组件部分33可以被耦接至吹扫管14。

关于下密封件19，在特定实施例中，当枢轴22处于闭合位置时，下密封件19在枢轴22的表面处邻接枢轴22，从而在下密封件19的表面与枢轴22的表面之间形成如下区域，该区域对于液体的移动是不可渗透的。下密封件可以防止液体从贮槽13移动至阴极排出管45。在特定实施例中，下密封件19为一个、两个或多个STAT-O-SEAL(注册商标)。在特定实施例中，使用2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个或更多个密封件来提供密封。在特定实施例中，一个或多个下密封件19可以包括一个或多个O型环，该一个或多个O型环可以为机械地锁定至垫圈(诸如，铝制垫圈)的合成橡胶O型环。在特定实施例中，当被拧紧时，O型环可能被压缩，压迫螺栓杆周围的密封表面，使得在特定实施例中，O型环形成可靠密封。在特定实施例中，该可靠密封可以在约零下85华氏度至约零上450华氏度的温度范围内发挥作用。在特定实施例中，下密封件19可以是平滑的或者具有凹槽。在特定实施例中，铜或铝制密封垫圈可以与O型环一起使用或者替代O型环。在特定实施例中，枢轴22可以从一个打开位置向闭合位置致动，并且枢轴22的肩部23可以被向上致动，从而压迫O型环，形成液体不能渗透的密封。

关于枢轴22的致动，作为从闭合位置移动至第一打开位置然后移动至第二打开位置的总距离，枢轴22可以致动约1毫米至约9毫米。在特定实施例中，枢轴22致动约1毫米至约4毫米，并且在其它情况下，致动约1毫米至约2毫米。在特定实施例中，在致动时，枢轴22在距离上移动约1、2、3、4、5、6、7、8、9或10毫米。在特定实施例中，从闭合位置到第一打开位置的致动距离可以是从闭合位置到第二打开位置的总距离的约三分之一。在其它情况下，其可以高达该距离的一半，或者可以是该距离的约三分之一到约一半。

在特定实施例中，可以基本上线性地致动枢轴22，使其在闭合位置、第一打开位置和/或第二打开位置之间移动。枢轴22可以被从闭合位置致动至第一打开位置(允许液体在温暖条件下从贮槽排出)，或者从第一打开位置致动至第二打开位置，以在贮槽13中的达约50立方厘米的冰堵塞下流动路径27的情况下，为阴极催化加热(CCH)移除气态氢。可以在本文所述的任意位置之间反复地致动/移动枢轴22。枢轴22可以从闭合位置被致动至第一打开位置以及从第一打开位置被致动至第二打开位置，使得气体移动通过吹扫管的腔体，从而加热枢轴22和/或贮槽13、融化贮槽13中的冰和/或附接至枢轴22的冰，从而使得排出由于冰融化所产生的至少一种液体。

仍然关于枢轴22的致动，在特定实施例中，在贮槽13中和/或枢轴22的周围形成冰，由此增加了枢轴22移动的阻力或甚至将枢轴22保持在闭合位置中。在特定情况下，尽管存在冰，但枢轴22的致动涉及枢轴22的直线移动，从而提供足够的致动力来使冰裂开并允许枢轴22移动。在其它情况下，电机(诸如具有耦接至枢轴的底部的电机的示例性实施例)由于冰而很难移动枢轴或无法致动枢轴22，并且必需加热贮槽13和/或枢轴22。电机可以为步进电机或本领域已知的其它电机，并且可以包括螺线管，并且枢轴可以被附接至轴(诸如铁/钢轴)上，使得可以基本上直线地提供移动。这样，需要将枢轴22从闭合位置移动至第一打开位置，并移动至第二打开位置。这使得诸如氢气的气体能够沿着吹扫管14的腔体16向下移动，从而加热系统部件(诸如贮槽13和/或枢轴22)，并融化冰以允许排出液体。在特定实施例中，为了使气体流动并加热系统，枢轴22需要从闭合位置中解放出来。这样，在枢轴22从闭合位置移动至第一打开位置之前，能够在朝向顶部3向上的直线方向(未示出)上向枢轴22提供力；即使当枢轴22已处于闭合位置时，无论其上有或没有形成冰，都可以在冷启动时提供该力。在存在冰时，施加至枢轴22的向上力可以在枢轴22与下密封件19和/或O型环/上密封件17之间提供选择性接合，使得其间的冰物理地完全或部分地破裂，或由于施加的力而融化。特定实施例中的移动足以实际上压紧上密封件17和/或下密封件19，然而，枢轴向上移动的距离为枢轴在闭合位置与打开位置之间移动的总距离的一小部分；这确保了密封件17和19的完整性。这样，在存在冰且对枢轴22提供了向上的力的情况下，冷启动时将枢轴22从闭合位置向下移动的时间为约两秒或更短。在特定实施例中，耦接至枢轴22的软件(诸如在控制器100上实现的软件)被配置成在冷启动期间甚至在枢轴22处于闭合位置时发送用以向上致动枢轴的信号，然后发送用于将枢轴22从闭合位置致动至第一打开位置和/或第二打开位置的信号。在特定实施例中，控制器具有设置，并且可以发送用于本文所述的闭合枢轴位置、第一打开枢轴位置和第二打开枢轴位置的信号；其还可以具有用于“闭合位置上方”的设置，使得在存在冰时可以向该第四位置发送信号。

可以由基于计算机的控制器100(也被称为控制器、控制装置、可编程控制装置或电子控制单元)执行根据本发明的方法和系统，其中控制器100能够执行被组织成由专用硬件装置和相应的软件组成的一个或多个程序模块的指令。用于实施根据本发明的系统操作函数中的任一项的指令(诸如使枢轴在本文所描述的位置之间上下移动、打开或关闭阀门、打开或关闭泵或压缩器(以及提高或降低其速度)，以及传输感测到的数据和诊断函数信息)可有形地体现在组成控制器100的各种装置或组件的任何配置合适的实施例中，包括设置成位于其存储器部分上。

在优选形式中，控制器100被配置为自动化数据处理设备，诸如与数字计算机相关联的自动化数据处理设备。在这种情况下，控制器100包括输入、输出、处理单元(通常被称为中央处理单元(CPU))和存储器中的一个或多个，其中，存储器能够暂时或永久地将代码、程序或算法存储在控制器的存储器中，使得处理单元基于输入数据执行包含在代码中的指令，从而可以将代码和处理单元所生成的输出数据通过输出传送至另一程序或用户。这样，控制器100变得非常适于执行以下操作中的至少一些：数据获取、处理或提供即时、高效的枢轴移动以及液体和气体的控制所需的相关计算函数。

包含执行上述感测与控制功能所需的算法和公式的计算机可读程序代码可以特定形式被加载到控制器100存储器的合适部位中。这种计算机可读程序代码还可以被形成为制品的一部分，使得包含在代码中的指令位于磁性可读盘或光可读盘或其它相关非瞬时性机器可读介质上，诸如闪速存储器装置、CD、DVD、EEPROM、软盘或能够存储机器可执行指令和数据结构的其它这种介质。这种介质能够被控制器100或具有用于解译来自计算机可读程序代码的指令的处理单元的其它电子装置访问。处理器以及被配置成由处理器执行的任何程序代码共同限定了用以执行本文所讨论的一种或多种控制功能的装置。计算机领域的技术人员将理解，控制器100可以包括附加芯片组，以及用于在其处理单元和其它内部装置(诸如输入、输出和存储器装置)以及外部装置之间传输数据和相关信息的总线和相关线路。

枢轴22可以被配置成成形为具有能够在吹扫管14内基本上成直线延伸的至少第一宽度的区段，该区段的一部分被配置成与耦接至吹扫管14的至少上密封件(诸如O型环)17接合以形成不可透过至少一种气体的点，并且枢轴22具有至少第二宽度的第二区段，该至少第二宽度比吹扫管14的直径宽。

枢轴22可以被配置成使得其具有肩部23，肩部23被配置成邻接下密封件19。在特定实施例中，下密封件19可以在贮槽13下面耦接至装置。枢轴22可以具有零个、一个、两个或三个肩部；可替代地，枢轴22可以具有约零个至约五个肩部或约五个至约十个肩部。在特定实施例中，肩部23可以从枢轴22横向向外伸展，并且可以向上或向下倾斜以接合下密封件19。肩部23可以从枢轴22的主体横向向外伸展，具有(朝向枢轴22的底部)向下的斜坡。尽管在特定实施例中，肩部23可以可逆地耦接至枢轴22的主体，但在特定实施例中，枢轴22由单一件形成。在特定实施例中，当枢轴22被致动至闭合位置时，其可以接合一个或多个基本上水平的组件部分35；在特定实施例中，水平组件部分35可以被成形为使其一侧在接合点处与枢轴22的形状互成镜像，且彼此形成匹配。在特定实施例中，枢轴的纵向轴线(基本上向上穿过吹扫管的线)与穿过突出部的每个延伸部的底部的线之间的角41(图7所示)为约九十度。在特定实施例中，角41可以为约零度至约九十度，而在其它实施例中，可以为约零度至约四十五度，或为约零度至约一百二十度。图7示出的其它角包括角37、角38和角39。在特定实施例中，角37可以大于约一百八十度。在特定实施例中，角38可以小于约一百八十度。在特定实施例中，角39可以为约零度至约一百二十度。角39处的枢轴22的形状也可以弯曲。

在详细描述了本发明的实施例后，显然可知，在不背离所附权利要求书所限定的本发明的范围的情况下，可以进行修改和变型。更具体地，虽然本发明的一些方面在本文中被认为是优选的或特别有利的，但是，考虑本发明不必局限于本发明的这些优选的方面。

Claims

1.一种通过允许在燃料电池的冷启动中单独地排出包括水的至少一种液体以及吹扫至少一种气体来改进阴极催化加热的方法，所述方法包括：

提供阴极催化加热系统，所述阴极催化加热系统包括：

阳极排出管和阴极排出管，所述阳极排出管和阴极排出管通过其间的吹扫管耦接，所述吹扫管被配置成用于将所述至少一种气体从所述阳极排出管吹扫至所述阴极排出管；

贮槽，其位于所述吹扫管外部并且被配置成用于将包括水的所述至少一种液体从所述贮槽排出至所述阴极排出管；以及

枢轴，其被选择性地设置在所述吹扫管内，所述枢轴能够在闭合位置、第一打开位置和第二打开位置之间移动，其中，在所述闭合位置处，所述枢轴防止从所述贮槽排出所述至少一种液体并且防止从所述吹扫管吹扫所述至少一种气体，在所述第一打开位置处，所述枢轴允许从所述贮槽排出所述至少一种液体同时防止从所述吹扫管吹扫所述至少一种气体，在所述第二打开位置处，所述枢轴允许从所述贮槽排出所述至少一种液体且允许从所述吹扫管吹扫所述至少一种气体；

将所述枢轴从所述闭合位置致动至所述第一打开位置；以及

将所述至少一种液体从所述贮槽排出至所述阴极排出管。

2.根据权利要求1所述的方法，其还包括将所述枢轴从所述第一打开位置致动至所述第二打开位置，以及通过吹扫所述至少一种气体来去除再循环的氢气。

3.根据权利要求1所述的方法，其还包括通过在所述枢轴处于所述闭合位置时耦接至所述吹扫管并在所述枢轴的表面处邻接所述枢轴的上密封件来防止所述至少一种气体的吹扫，从而在上密封件表面和所述枢轴的表面之间形成点，当所述枢轴处于所述闭合位置以及当所述枢轴处于所述第一打开位置时，所述点不能透过所述至少一种气体。

4.根据权利要求1所述的方法，其还包括经由在所述枢轴处于所述闭合位置时在所述枢轴的表面处邻接所述枢轴的下密封件来防止排出所述至少一种液体，从而在下密封件表面和所述枢轴的表面之间形成区域，所述区域不能透过所述至少一种液体的移动并且防止所述至少一种液体从所述贮槽移动至所述阴极排出管。

5.一种通过允许在燃料电池的冷启动中单独地排出包括水的至少一种液体以及吹扫至少一种气体来改进阴极催化加热的系统，所述系统包括：

枢轴，其被选择性地设置在所述吹扫管内，所述枢轴能够在闭合位置、第一打开位置和第二打开位置之间移动，其中，在所述闭合位置处，所述枢轴防止从所述贮槽排出所述至少一种液体并且防止从所述吹扫管吹扫所述至少一种气体，在所述第一打开位置处，所述枢轴允许从所述贮槽排出所述至少一种液体同时防止从所述吹扫管吹扫所述至少一种气体，在所述第二打开位置处，所述枢轴允许从所述贮槽排出所述至少一种液体且允许从所述吹扫管吹扫所述至少一种气体。

6.根据权利要求5所述的系统，其还包括上密封件，当所述枢轴处于所述第一打开位置时以及当所述枢轴处于所述闭合位置时，所述上密封件耦接至所述吹扫管并在所述枢轴的表面处邻接所述枢轴，从而在所述上密封件的表面和所述枢轴表面之间形成点，当所述枢轴处于所述闭合位置以及当所述枢轴处于所述第一打开位置时，所述点不能透过所述至少一种气体。

7.根据权利要求5所述的系统，其还包括下密封件，当所述枢轴处于所述闭合位置时，所述下密封件在所述枢轴的表面处邻接所述枢轴，从而在所述下密封件的表面和所述枢轴表面之间形成区域，所述区域不能透过所述至少一种液体的移动且防止所述至少一种液体从所述贮槽移动至所述阴极催化加热系统。

8.根据权利要求5所述的系统，其中，所述枢轴被配置成成形为具有能够在所述吹扫管内成直线延伸的至少第一宽度的区段，该区段的一部分被配置成接合耦接至所述吹扫管的至少一个上密封件以建立不能透过所述至少一种气体的点，并且所述枢轴具有至少第二宽度的第二区段，所述至少第二宽度比所述吹扫管的直径宽。

9.根据权利要求5所述的系统，其中，所述系统被配置成使得所述枢轴从所述闭合位置移动至所述第一打开位置的距离为所述枢轴从所述闭合位置移动至所述第二打开位置的总距离的三分之一。

10.根据权利要求5所述的系统，其还包括被配置成用于防止水滴入所述系统的顶部。