CN106532097B - 一种燃料电池系统用连接件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池系统用连接件，包括位于辅机侧的正面，位于电堆侧的背面，上端面，下端面和两个侧面，所述正面包括氢气入堆预热区域，氢气出堆连接部，空气入堆接头使用部，空气出堆接头使用部和传感器连接部，所述下端面设有空出排水接口和冷却水入堆接头部，所述背面设有氢气入堆流道，氢气出堆流道，空气入堆流道，空气出堆流道，冷却水入堆流道和冷却水出堆流道。本发明的一种燃料电池系统用连接件集成了多种功能于一身，从结构上实现了对氢气预热及相关元件的紧凑安装，极大地缩短了电堆与辅机间的距离，满足燃料电池系统模块化的设计需求。

Description

一种燃料电池系统用连接件
技术领域
本发明涉及一种燃料电池系统用连接件。
背景技术
质子交换膜燃料电池因具有可在室温快速启动、无电解液流失、水易排出、寿命长、比功率与比能量高等突出特点而被用来作为车载发电系统使用以驱动车辆。目前，国外配备质子交换膜燃料电池系统作为发动机的车型已经量产化。一般来说，燃料电池系统通常由燃料电池堆、辅助设备、电力输出单元、系统控制单元等组成，这些元器件间的紧密配合程度决定了系统的性能。以往，燃料池电堆和辅助设备相对独立地布置，它们之间的连接仅仅是通过燃料电池电堆确定的接口实现，因此相对距离较远，很难实现协调后的紧凑布置。同时入堆氢气由于经降压后管路输送的原因而温度相对较低，都会影响系统性能的发挥以及系统自身的扩展性和移植性。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种燃料电池系统用连接件。本发明采用的技术手段如下：
一种燃料电池系统用连接件，包括位于辅机侧的正面，位于电堆侧的背面，上端面，下端面和两个侧面；
所述正面包括氢气入堆预热区域，氢气出堆连接部，空气入堆接头使用部，空气出堆接头使用部和传感器连接部；
所述氢气入堆预热区域内设有呈Y字形的氢气过流腔，位于所述氢气过流腔的两个分支之间的冷却水腔，所述冷却水腔与所述氢气入堆预热区域的外沿之间还设有法兰密封沟槽，所述氢气过流腔内设有换热结构，所述正面设有螺钉孔；
所述下端面设有空出排水接口和冷却水入堆连接部；
所述背面设有连通所述氢气过流腔和电堆氢气入堆接口的氢气入堆流道，连通所述氢气出堆连接部和电堆氢气出堆接口的氢气出堆流道，连通所述空气入堆接头使用部和电堆空气入堆接口的空气入堆流道，连通所述空气出堆接头使用部和电堆空气出堆接口的空气出堆流道，连通所述冷却水入堆连接部和电堆冷却水入堆接口的冷却水入堆流道和连通所述冷却水腔和电堆冷却水出堆接口的冷却水出堆流道；
所述空出排水接口与所述空气出堆流道连通，所述空出排水接口的设置可以预防空气路积水，一旦有水可以使用排水阀排水，一般情况下使用密封塞封住而不使用。
所述氢气入堆流道，所述氢气出堆流道，所述空气入堆流道，所述空气出堆流道，所述冷却水入堆流道和所述冷却水出堆流道外均设有密封沟槽，所述密封沟槽的深度为0.4-2.0mm，宽度为2.0-3.2mm，边界距离被密封区域的边界2-5mm，所述被密封区域指的是所述氢气入堆流道，所述氢气出堆流道，所述空气入堆流道，所述空气出堆流道，所述冷却水入堆流道和所述冷却水出堆流道。
所述正面还包括减重部和连接固定用螺孔。
所述传感器连接部设有多个温度及压力传感器。
所述换热结构为横截面为矩形的翅片或冲压翅片。
所述横截面为矩形的翅片厚度为2-6mm，采用整体铣削加工制造，翅片间间隙应确保氢气流过时流量足够。
所述冲压翅片为经冲压加工的带翻边不规则截面的散热片，其厚度为0.5-3mm，材质为热的良导体，如铝、铝合金、铜和铜合金等，翅片表面光滑平整，翅片安装部与连接件结合部为过盈配合。
所述氢气出堆连接部内设有锥管螺纹，使得安装与拆卸方便且具有良好密封性。
所述上端面具有两个对称分布的上大下小的楔形减重槽。
所述正面和所述背面的平面度为0.03-0.08mm，表面粗糙度为Ra1.6-Ra6.3。
所述空气入堆接头使用部和所述空气出堆接头使用部能够将对应的接头和电磁阀的头部容纳于其中，并使它们具有特定的朝向，这两处结构可以按实际需求进行调整。
所述减重部和所述楔形减重槽主要是为了确保使用功能的前提下对相应区域的减重处理结果。
所述连接固定用螺孔用于实现所述一种燃料电池系统用连接件与相应关联元件的连接紧固。
所述一种燃料电池系统用连接件的材质，除特别提到的外，其他结构的材质均为铝合金或铝镁合金，通过铸造或机械加工手段获得其结构特征，再经防腐耐蚀耐磨处理，如阳极氧化、电镀或喷涂等。
本发明的一种燃料电池系统用连接件集成了多种功能于一身，从结构上实现了对氢气预热及相关元件的紧凑安装，极大地缩短了电堆与辅机间的距离，满足燃料电池系统模块化的设计需求。
基于上述理由本发明可在燃料电池等领域广泛推广。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的具体实施方式中一种燃料电池系统用连接件的结构示意图。
图2是本发明的具体实施方式中背面的结构示意图。
图3是本发明的具体实施方式中下端面的结构示意图。
图4是本发明的具体实施方式中氢气入堆预热区域的结构示意图。
图5是本发明的具体实施方式中冲压翅片的结构示意图。
具体实施方式
如图1-图5所示，一种燃料电池系统用连接件，包括位于辅机侧的正面1，位于电堆侧的背面2，上端面3，下端面4和两个侧面5；
所述正面1包括氢气入堆预热区域11，氢气出堆连接部12，空气入堆接头使用部13，空气出堆接头使用部14和传感器连接部15；
所述氢气入堆预热区域11内设有呈Y字形的氢气过流腔111，位于所述氢气过流腔111的两个分支之间的冷却水腔112，所述冷却水腔112与所述氢气入堆预热区域11的外沿之间还设有法兰密封沟槽113，所述氢气过流腔内111设有换热结构，所述正面1设有螺钉孔16，所述法兰密封沟槽113内放置好矩形截面密封件后扣好法兰盖，在所述螺钉孔16处通过使用螺钉和垫圈将所述氢气入堆预热区域11和所述冷却水腔112密封起来。
所述下端面4设有空出排水接口41和冷却水入堆连接部42；
所述背面2设有连通所述氢气过流腔111和电堆氢气入堆接口的氢气入堆流道21，连通所述氢气出堆连接部12和电堆氢气出堆接口的氢气出堆流道22，连通所述空气入堆接头使用部13和电堆空气入堆接口的空气入堆流道23，连通所述空气出堆接头使用部14和电堆空气出堆接口的空气出堆流道24，连通所述冷却水入堆连接部42和电堆冷却水入堆接口的冷却水入堆流道25和连通所述冷却水腔112和电堆冷却水出堆接口的冷却水出堆流道26；
所述空出排水接口41与所述空气出堆流道24连通。
所述氢气入堆流道21，所述氢气出堆流道22，所述空气入堆流道23，所述空气出堆流道24，所述冷却水入堆流道25和所述冷却水出堆流道26外均设有密封沟槽27，所述密封沟槽27的深度为0.4-2.0mm，宽度为2.0-3.2mm，边界距离被密封区域的边界2-5mm。
所述正面1还包括减重部17和连接固定用螺孔18。
所述传感器连接部15设有多个温度及压力传感器。
所述换热结构为横截面为矩形的翅片114或冲压翅片115。
所述横截面为矩形的翅片114厚度为2-6mm。
所述冲压翅片115为经冲压加工的带翻边不规则截面的散热片，其厚度为0.5-3mm。
所述氢气出堆连接部12内设有锥管螺纹。
所述上端面3具有两个对称分布的上大下小的楔形减重槽31。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种燃料电池系统用连接件，其特征在于，包括位于辅机侧的正面，位于电堆侧的背面，上端面，下端面和两个侧面；
所述正面包括氢气入堆预热区域，氢气出堆连接部，空气入堆接头使用部，空气出堆接头使用部和传感器连接部；
所述氢气入堆预热区域内设有呈Y字形的氢气过流腔，位于所述氢气过流腔的两个分支之间的冷却水腔，所述冷却水腔与所述氢气入堆预热区域的外沿之间还设有法兰密封沟槽，所述氢气过流腔内设有换热结构，所述正面设有螺钉孔；
所述下端面设有空出排水接口和冷却水入堆连接部；
所述背面设有连通所述氢气过流腔和电堆氢气入堆接口的氢气入堆流道，连通所述氢气出堆连接部和电堆氢气出堆接口的氢气出堆流道，连通所述空气入堆接头使用部和电堆空气入堆接口的空气入堆流道，连通所述空气出堆接头使用部和电堆空气出堆接口的空气出堆流道，连通所述冷却水入堆连接部和电堆冷却水入堆接口的冷却水入堆流道和连通所述冷却水腔和电堆冷却水出堆接口的冷却水出堆流道；
所述空出排水接口与所述空气出堆流道连通。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统用连接件，其特征在于：所述氢气入堆流道，所述氢气出堆流道，所述空气入堆流道，所述空气出堆流道，所述冷却水入堆流道和所述冷却水出堆流道外均设有密封沟槽，所述密封沟槽的深度为0.4-2.0mm，宽度为2.0-3.2mm，边界距离被密封区域的边界2-5mm。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统用连接件，其特征在于：所述正面还包括减重部和连接固定用螺孔。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统用连接件，其特征在于：所述传感器连接部设有多个温度及压力传感器。
5.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统用连接件，其特征在于：所述换热结构为横截面为矩形的翅片或冲压翅片。
6.根据权利要求5所述的一种燃料电池系统用连接件，其特征在于：所述横截面为矩形的翅片厚度为2-6mm。
7.根据权利要求5所述的一种燃料电池系统用连接件，其特征在于：所述冲压翅片为经冲压加工的带翻边不规则截面的散热片，其厚度为0.5-3mm。
8.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统用连接件，其特征在于：所述氢气出堆连接部内设有锥管螺纹。
9.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统用连接件，其特征在于：所述上端面具有两个对称分布的上大下小的楔形减重槽。
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