CN108091916B - 车载用燃料电池堆 - Google Patents

车载用燃料电池堆 Download PDF

Info

Publication number
CN108091916B
CN108091916B CN201711132218.2A CN201711132218A CN108091916B CN 108091916 B CN108091916 B CN 108091916B CN 201711132218 A CN201711132218 A CN 201711132218A CN 108091916 B CN108091916 B CN 108091916B
Authority
CN
China
Prior art keywords
flow path
fuel cell
cell stack
stack
ventilation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711132218.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108091916A (zh
Inventor
佐藤雅彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Publication of CN108091916A publication Critical patent/CN108091916A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108091916B publication Critical patent/CN108091916B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/70—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by fuel cells
    • B60L50/72—Constructional details of fuel cells specially adapted for electric vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04791—Concentration; Density
    • H01M8/04798—Concentration; Density of fuel cell reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/2475—Enclosures, casings or containers of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明提供一种车载用燃料电池堆。该车载用燃料电池堆(10)具有换气机构(50)，所述换气机构(50)通过开口于堆壳体(20)内的换气开口部(44)来进行堆壳体(20)内的换气。换气机构(50)具有导入部件(52)，在导入部件(52)形成有空气导入口(56)和内部流路(58)，其中，空气导入口(56)从外部导入换气用的空气；内部流路(58)连通空气导入口(56)和换气开口部(44)。内部流路(58)具有迷宫式流路(78)。

Description

车载用燃料电池堆
技术领域
本发明涉及一种车载用燃料电池堆，该车载用燃料电池堆将层叠有多个发电单元(power generation cell)的层叠体收容在堆壳体(stack case)内，并且设有对堆壳体内进行换气的换气机构。
背景技术
例如，固体高分子型燃料电池具有膜电极组件(membrane electrode assembly)(MEA)，所述膜电极组件(MEA)分别在由高分子离子交换膜构成的电解质膜的一方的表面上配设阳极，在另一方的表面上配设阴极。通过由隔板夹持膜电极组件来构成发电单元(单位单元)。通常，通过层叠规定数量的发电单元，例如作为车载用燃料电池堆而搭载于燃料电池车。
在车载用燃料电池堆中，采用将层叠有规定数量的发电单元的层叠体收容在堆壳体内的结构。在该情况下，假定在堆壳体内，从层叠体的间隙等泄漏氢气。因此，在将层叠体收容于堆壳体内的情况下，在堆壳体内蓄积泄漏的氢气。因此，提出了设置一种换气机构，该换气机构从外部向堆壳体内导入空气而对堆壳体内进行换气，以使氢气的浓度变成一定浓度以下(例如，参照日本发明专利公开公报特开2004-186029号)。
发明内容
但是，换气机构具有连通堆壳体的内外的空气导入口和流路，因此存在以下的担忧：水、尘埃、泥土、小石子等空气以外的异物从外部通过换气机构的该空气导入口和流路而向堆壳体内侵入。
本发明是为了解决这样的技术问题而做出的，其目的在于，提供一种能够尽可能地抑制空气以外的异物进入堆壳体内的车载用燃料电池堆。
为了实现上述目的，本发明提供一种车载用燃料电池堆，该车载用燃料电池堆具有层叠体，并且将所述层叠体收容在堆壳体内，其中，所述层叠体层叠有多个通过燃气和氧化剂气体的电化学反应而发电的发电单元，其特征在于，具有换气机构，所述换气机构通过开口于所述堆壳体内的换气开口部来进行所述堆壳体内的换气，所述换气机构具有导入部件，在所述导入部件形成有空气导入口和内部流路，其中，所述空气导入口从外部导入换气用的空气；所述内部流路连通所述空气导入口和所述换气开口部，所述内部流路具有迷宫式流路。
优选为，所述换气开口部设置于所述堆壳体的下部。
优选为，所述换气机构具有管部件，所述管部件的一端连接于所述换气开口部且另一端连接于所述导入部件。
优选为，所述导入部件被配置于搭载所述车载用燃料电池堆的车辆的下盖，所述空气导入口开口于车辆下表面。
优选为，所述迷宫式流路沿重力方向形成为圆筒状。
优选为，在流路的整个长度上，所述迷宫式流路的流路截面面积在所述管部件的流路截面面积以上。
优选为，所述空气导入口朝向下方开口，所述导入部件具有形成所述迷宫式流路的至少1个阻挡板，所述至少1个阻挡板的内周部或外周部朝向下方倾斜或突出。
优选为，所述空气导入口朝向下方开口，所述导入部件具有形成所述迷宫式流路的多个阻挡部，所述多个阻挡部具有第1阻挡部和第2阻挡部，所述第1阻挡部与所述空气导入口相向且被配置在该空气导入口的上方；所述第2阻挡部位于所述第1阻挡部的上方，且形成有在与所述第1阻挡部相向的位置开口的开口部。
优选为，所述空气导入口朝向下方开口，在所述导入部件上，在所述空气导入口的周围设置有多个排泄孔，所述多个排泄孔连通所述内部流路和所述导入部件的外部。
优选为，在所述空气导入口设置有筛网部件。
在本发明的车载用燃料电池堆中，具有进行堆壳体内的换气的换气机构，在换气机构的导入部件中设置有迷宫式流路。因此，能够良好地对堆壳体内进行换气，使堆壳体内的氢气浓度在一定浓度以下。另外，在燃料电池车行驶时等，即使水、尘埃、泥、小石子等异物向导入部件飞散，该异物也被迷宫式流路阻止向换气开口侧侵入。因此，能够尽可能地抑制异物通过换气开口部而进入堆壳体内。
根据参照附图对以下实施方式进行的说明，上述的目的、特征和优点应易于被理解。
附图说明
图1是表示搭载有本发明实施方式所涉及的车载用燃料电池堆的燃料电池车的前方部分的概略立体说明图。
图2是燃料电池堆的立体分解说明图。
图3是导入部件的立体剖视图。
图4是水量少时的导入部件的作用说明图。
图5是水量大时的导入部件的作用说明图。
图6是针对导入部件内的水位，按照水量的不同而表示时间和水位的关系的图表。
图7是从下方观察到的在空气导入口设置有筛网部件的结构的立体说明图。
具体实施方式
下面，对本发明所涉及的车载用燃料电池堆列举优选的实施方式，并参照附图进行说明。
如图1所示，本发明的实施方式所涉及的车载用燃料电池堆10(以下，称为“燃料电池堆10”)例如被搭载于燃料电池电动汽车等的燃料电池车12。燃料电池车12具有车辆主体12a，所述车辆主体12a具有前轮11F和后轮(未图示)。
在车辆主体12a的前轮11F侧，用于搭载燃料电池堆10的前舱(发动机舱)14形成在仪表板16的前方。另外，燃料电池堆10除了搭载于前舱14之外，也可搭载于地板下或行李箱盖等。
如图2所示，燃料电池堆10具有层叠有多个发电单元18的层叠体19、和收容层叠体19的堆壳体20。多个发电单元18使发电面为立位姿态而层叠于作为水平方向的车辆宽度方向(箭头B方向)。在发电单元18的层叠方向一端，朝向外方依次配设有第1端子板(terminalplate)22a、第1绝缘板24a和第1端板(end plate)26a。
在发电单元18的层叠方向另一端，朝向外方依次配设有第2端子板22b、第2绝缘板24b和第2端板26b。在燃料电池堆10的车辆宽度方向两端配置有第1端板26a和第2端板26b。
另外，第1端板26a构成长方体状的堆壳体20的1个壁部，第2端板26b构成堆壳体20的第1端板26a相反侧的壁部。燃料电池堆10通过设置于第1端板26a和第2端板26b的未图示的安装架部件，来被固定于车架。
各发电单元18具有：膜电极组件(MEA)，其通过由一对电极(阳极和阴极)夹持固体高分子电解质膜等电解质膜而形成；金属制或碳制的隔板，其层叠于该膜电极组件的两侧。另外，各发电单元18也可以为，将2片膜电极组件和3片隔板交替层叠的结构。
在发电单元18的箭头A方向的一端缘部，氧化剂气体入口连通孔、冷却介质入口连通孔和燃气出口连通孔分别在层叠方向(箭头B方向)单独地连通，并沿箭头C方向(铅垂方向)排列设置。
氧化剂气体入口连通孔向在发电单元18内的阴极侧所形成的氧化剂气体流路供给氧化剂气体(例如，含氧气体)。冷却介质入口连通孔向在相邻的发电单元18之间所形成的冷却介质流路供给冷却介质(例如，水)。燃气出口连通孔排出燃气(例如，含氢气体)。
在发电单元18的箭头A方向的另一端缘部，燃气入口连通孔、冷却介质出口连通孔和氧化剂气体出口连通孔分别在箭头B方向上单独地连通，并沿箭头C方向排列设置。燃气入口连通孔向在发电单元18内的阳极侧所形成的燃气流路供给燃气。冷却介质出口连通孔与冷却介质流路相连通，排出冷却介质。氧化剂气体出口连通孔与氧化剂气体流路相连通，排出氧化剂气体。
在第1端板26a的一方的对角位置设置有与氧化剂气体入口连通孔相连通的氧化剂气体供给歧管30a、和与氧化剂气体出口连通孔相连通的氧化剂气体排出歧管30b。在第1端板26a的另一方的对角位置设置有与燃气入口连通孔相连通的燃气供给歧管32a、和与燃气出口连通孔相连通的燃气排出歧管32b。
在第2端板26b上设置有与冷却介质入口连通孔相连通的冷却介质供给歧管33a、和与冷却介质出口连通孔相连通的冷却介质排出歧管33b。
堆壳体20具有前侧板20Fr、后侧板20Rr、上侧板20Up和下侧板20Lw，并且具有上述的第1端板26a和第2端板26b。各板通过螺栓34而固定于第1端板26a和第2端板26b。另外，相邻的板彼此通过螺栓34而相互固定。
在上侧板20Up上，在一方的对角位置形成有将堆壳体20内与外部相连通的排气用开口部36a、36b，在另一方的对角位置形成有将堆壳体20内与外部相连通的排气用开口部36c、36d。排气用开口部36a、36c设置于堆壳体20的前方侧(箭头Af方向)两侧部，且被配置在燃气入口连通孔的铅垂方向上方。
在图1中，在排气用开口部36a、36d连接有排气管38a、38d。排气管38a、38d在右侧排气管40R合流。右侧排气管40R的出口开口于车辆主体12a的右侧防护板部42R。排气管38b、38c连接于排气用开口部36b、36c。排气管38b、38c在左侧排气管40L合流。左侧排气管40L的出口开口于车辆主体12a的左侧防护板部42L。
如图2所示，在作为堆壳体20的下部的下侧板20Lw上设置有连通堆壳体20的内外的换气开口部44。换气开口部44是在厚度方向(上下方向)贯穿下侧板20Lw的孔部。在图2中，换气开口部44设置于下侧板20Lw的车辆前方侧。另外，换气开口部44也可以设置于下侧板20Lw的车辆后方侧，也可以设置于下侧板20Lw的车辆前后方向中央侧。
在图2中，换气开口部44分别设置于车辆宽度方向的一方侧(左侧)和另一方侧(右侧)。另外，换气开口部44也可以设置于车辆宽度方向的中央侧。换气开口部44可以设置有3个以上，或者也可以仅设置有1个。
如图1所示，燃料电池堆10还具有进行堆壳体20内的换气的换气机构50。换气机构50具有开口于堆壳体20内的换气开口部44。如上所述，换气开口部44设置于构成堆壳体20的下部的下侧板20Lw，换气机构50通过该换气开口部44进行堆壳体20内的换气。
在本实施方式中，换气机构50具有导入部件52和管部件54，其中，所述导入部件52构成来自外部的空气的导入部；所述管部件54连接堆壳体20和导入部件52。优选为，在燃料电池堆10中，换气机构50设置多个。在图1中，2个换气机构50在车宽度方向(左右方向)(箭头B方向)隔开间隔而配置。也可以在车辆前后方向上隔开间隔而配置多个换气机构50。换气机构50也可以仅配置1个。
在图1中，导入部件52配置在比堆壳体20靠车辆前方侧(箭头Af方向侧)的位置。另外，导入部件52也可以配置在比堆壳体20靠车辆后方侧(箭头Ab方向侧)的位置，或者，导入部件52也可以配置在车辆前后方向上的与堆壳体20重叠的位置。
如图1所示，导入部件52被安装于在堆壳体20的下方配置的下盖12b。下盖12b是覆盖前舱14的下部的部件，被固定于燃料电池车12的未图示的车架。导入部件52被配置在比堆壳体20的下表面靠下方的位置。
导入部件52贯穿下盖12b而被固定。因此，导入部件52的下部(下表面)露出在下盖12b的下表面，与燃料电池车12行驶的路面相向。导入部件52的上部露出在前舱14内。
如图3所示，在导入部件52中形成有空气导入口56和内部流路58。具体而言，导入部件52具有导入口形成部件60、第1流路形成部件62、第2流路形成部件64、第3流路形成部件66和2个密封部件68a、68b。空气导入口56形成于导入口形成部件60。内部流路58由导入口形成部件60、第1流路形成部件62、第2流路形成部件64和第3流路形成部件66形成。
导入口形成部件60、第1流路形成部件62、第2流路形成部件64和第3流路形成部件66在上下方向上层叠而连接。第1流路形成部件62是中空状部件，连接在导入口形成部件60的上部。第2流路形成部件64是板状部件，重叠在第1流路形成部件62的上部，并被夹持在第1流路形成部件62与第3流路形成部件66之间。
第3流路形成部件66是中空状部件，重叠于第2流路形成部件64的上部。第3流路形成部件66通过多个螺栓68而固定于第1流路形成部件62。2个密封部件68a、68b形成为环状且截面呈中空状，被保持在设置于导入口形成部件60的凸缘60a和设置于第1流路形成部件62的凸缘62a之间。在2个密封部件68a、68b之间夹持有下盖12b。
空气导入口56是从外部导入换气用的空气的流路，在本实施方式中是圆形开口。另外，空气导入口56也可以是非圆形开口，例如，也可以是椭圆形开口、矩形开口等。导入部件52将空气导入口56朝向下方配置。因此，空气导入口56与燃料电池车12行驶的路面相向。
在空气导入口56的周围，设置连通内部流路58和导入部件52的外部的多个排泄孔70。多个排泄孔70是在上下方向上贯穿形成腔室58a的底部的壁部57的孔部。多个排泄孔70形成于导入口形成部件60。多个排泄孔70在壁部57的上表面和下表面开口。
在导入口形成部件60上，在多个排泄孔70的下方(正下方)设置隔着间隙G而与多个排泄孔70相向的、环状的伸出部72。伸出部72从包围空气导入口56的筒状周壁部74的下部向径向外方突出。
内部流路58具有圆筒状的腔室58a和连接流路58b，其中，所述圆筒状的腔室58a与空气导入口56相邻；所述连接流路58b将经过腔室58a的空气向管部件54供给。在图3中，腔室58a位于空气导入口56的铅垂上方(正上方)。腔室58a由导入口形成部件60的上部、第1流路形成部件62、以及第3流路形成部件66的下部形成。
腔室58a的内径D1比空气导入口56的内径D2大。腔室58a的内径D1比管部件54的内径D3大。腔室58a作为从空气导入口56浸入水时的贮水部(缓冲部)来发挥作用。优选为，腔室58a的高度例如比空气导入口56的内径D2大。另外，腔室58a的高度也可以在空气导入口56的内径以下。
连接流路58b连通腔室58a和管部件54内的流路54a。连接流路58b的内径与管部件54的内径D3大致相等。连接流路58b位于腔室58a的铅垂上方(正上方)。连接流路58b形成于在第3流路形成部件66的上部设置的连接筒部66a。空气导入口56、腔室58a和连接流路58b在铅垂方向上同轴配置。
内部流路58在腔室58a内具有迷宫式流路78。迷宫式流路78例如是指在圆筒的通路内呈曲折流通的流路，曲折的方式并没有特别的限定。迷宫式流路78沿重量方向(铅垂方向)呈圆筒状形成。导入部件52具有形成迷宫式流路78的至少1个阻挡板80(阻挡部)。在本实施方式中，导入部件52具有多个阻挡板80。具体而言，多个阻挡板80具有第1阻挡板80a(第1阻挡部)和第2阻挡板80b(第2阻挡部)，其中，所述第1阻挡板80a与空气导入口56相向而配置在该空气导入口56的上方(正上方)；所述第2阻挡板80b位于第1阻挡板80a的上方(正上方)，且形成有在与第1阻挡板80a相向的位置开口的开口部80b1。
第1阻挡板80a通过多个支承部81而与第1流路形成部件62设置为一体。因此，第1阻挡板80a的外周部向内方远离形成腔室58a的内周面58as。多个支承部81在圆周方向上隔开间隔而设置。第1阻挡板80a形成为圆盘状。
第1阻挡板80a的外径比空气导入口56的内径大。第1阻挡板80a的外周部具有朝向下方弯曲同时突出的环状突出部80a1。在第1阻挡部80a设置有凹部80a2，所述凹部80a2与空气导入口56相向，并且相对于空气导入口56凹进。另外，与空气导入口56相向的第1阻挡部的形状并不限定于像第1阻挡板80a那样的板状的形状，也可以是具有一定厚度的块状的形状。
第2阻挡板80b构成第2流路形成部件64的内周部。第2阻挡板80b从形成腔室58a的内周面58as向内方突出。形成于第2阻挡板80b的开口部80b1的内径比第1阻挡板80a的外径小。第1阻挡板80a的中心和开口部80b1的中心位于铅垂方向的同一直线上。因此，从铅垂下方来观察，第1阻挡板80a覆盖开口部80b1的整体。
第2阻挡板80b的内周部具有朝向开口部80b1的中心向下方倾斜的倾斜部80b2。倾斜部80b2的倾斜可以是直线状的倾斜、弯曲状的倾斜中的任一种。另外，具有开口部80b1的第2阻挡部的形状并不限定于像第2阻挡板80b那样的板状的形状，也可以是具有一定厚度的块状的形状。
随着在导入部件52设置迷宫式流路78，形成第1～第5狭窄流路78a～78e。第1狭窄流路78a是由空气导入口56构成的流路。第2狭窄流路78b是形成于第1阻挡板80a的外周部(环状突出部80a1)与构成腔室58a的底部的壁部57的上表面之间的、在铅垂方向具有流路宽度W1的环状的流路。
第3狭窄流路78c是形成于第1阻挡板80a的外端与形成腔室58a的内周面58as之间的、在水平方向上具有流路宽度W2的流路。第3狭窄流路78c由通过多个支承部81在圆周方向上分割出的多个流路要素78ce构成。
第4狭窄流路78d是形成于第1阻挡板80a的外周部与第2阻挡板80b的内端之间的、在铅垂方向具有流路宽度W3的环状的流路。第5狭窄流路78e是由第2阻挡板80b的开口部80b1构成的流路。
第1～第5狭窄流路78a～78e的各流路具有管部件54的流路截面面积以上的流路截面面积。因此，在流路的整个长度上，迷宫式流路78的流路截面面积在管部件54的流路截面面积以上。另外，针对第3狭窄流路78c，多个流路要素78ce的流路截面面积的合计是第3狭窄流路78c的流路截面面积。优选为，第1～第5狭窄流路78a～78e的各流路截面面积例如是管部件54的流路截面面积的100～170％。
在图1中，管部件54被配置在前舱14内。作为管部件54例如使用软管(柔性的管)。管部件54的一端与换气开口部44气密及液密地连接。管部件54的另一端与导入部件52气密及液密地连接。管部件54的另一端位于比管部件54的一端靠下方的位置。
下面对这样构成的燃料电池堆10的动作进行说明。
在燃料电池堆10运转时，从第1端板26a的燃气供给歧管32a向燃气入口连通孔供给燃气。燃气通过燃气入口连通孔而被导入到发电单元18内的燃气流路。据此，氢气被供给给构成膜电极组件的阳极。
另一方面，从第1端板26a的氧化剂气体供给歧管30a向氧化剂气体入口连通孔供给氧化剂气体。氧化剂气体通过氧化剂气体入口连通孔而被导入到发电单元18内的氧化剂气体流路。据此，氧化剂气体被供给给构成膜电极组件的阴极。
因此，在发电单元18的膜电极组件中，向阳极供给的氢气和向阴极供给的空气在电极催化剂层内通过电化学反应而被消耗，由此进行发电。
燃气通过燃气出口连通孔而向第1端板26a的燃气排出歧管32b排出。氧化剂气体通过氧化剂气体出口连通孔而向第1端板26a的氧化剂气体排出歧管30b排出。
冷却介质从第2端板26b的冷却介质供给歧管33a向冷却介质入口连通孔供给。冷却介质被导入到相邻的发电单元18之间的冷却介质流路。冷却介质使膜电极组件冷却后，通过冷却介质出口连通孔而被排出到冷却介质排出歧管33b。
在该情况下，在本实施方式中，设置有换气机构50，所述换气机构50通过开口于堆壳体20内的换气开口部44来进行堆壳体20内的换气。如图3那样，换气机构50具有空气导入口56和导入部件52，其中，所述空气导入口56从外部导入换气用的空气；所述导入部件52形成有连通空气导入口56和换气开口部44的内部流路58。
因此，从空气导入口56导入的空气经由内部流路58而向堆壳体20侧被供给。因此，能够良好地对堆壳体20内进行换气，将堆壳体20内的氢气浓度保持在一定浓度以下。在该情况下，从空气导入口56导入的空气在第1阻挡板80a的下方向外方流动之后，在第1阻挡板80a的外周部与形成腔室58a的内周面58as之间向上方流动。然后，空气在第1阻挡板80a与第2阻挡板80b之间向内方流动之后，通过第2阻挡板80b的开口部80b1向上方流动，而流入到管部件54。
内部流路58具有迷宫式流路78。因此，在燃料电池车行驶时等，即使水、尘埃、泥、小石子等异物向导入部件52飞散，该异物也被迷宫式流路78抑制向换气开口部44侧进入。因此，能够尽可能地抑制异物通过换气开口部44而进入堆壳体20内。
在本实施方式中，换气机构50具有管部件54，所述管部件54的一端连接于换气开口部44且另一端连接于导入部件52。因此，能够提高导入部件52的配置布局的自由度。
在本实施方式中，导入部件52被配置于搭载有燃料电池堆10的车辆的下盖12b，空气导入口56开口于车辆下表面(车辆主体12a的下表面)。因此，能够良好地导入外部空气，并且能够防止氢气泄漏到配置燃料电池堆10的空间内(前舱14等)。
在本实施方式中，迷宫式流路78的流路截面面积在其流路的整个长度上，在管部件54的流路截面面积以上。具体而言，第1～第5狭窄流路78a～78e的各流路具有管部件54的流路截面面积以上的流路截面面积。据此，能够良好地使空气从空气导入口56侧向管部件54侧流通。因此，能够防止伴随着设置迷宫式流路78而造成的换气能力的降低。
在本实施方式中，导入部件52具有形成迷宫式流路78的至少1个阻挡板80，至少1个阻挡板80的内周部或外周部(在第1阻挡板80a中为外周部，在第2阻挡板80b中为内周部)朝向下方倾斜或突出。由于阻挡板80朝向下方倾斜或突出，因此，即使在水流入到比阻挡板80靠上方的位置的情况下，也能够通过重力而顺利地向下方排水。尤其是，在本实施方式中，第2阻挡板80b具有倾斜部80b2。该倾斜部80b2的角度θ(相对于与导入部件52的轴垂直的面的角度)被设定为即使在车辆的倾斜允许条件(约20°)下也不会使水积存的角度。据此，能够防止水积存在第2阻挡板80b而由于冷冻等而损坏第2阻挡板80b。
在本实施方式中，空气导入口56朝向下方开口，导入部件52具有形成迷宫式流路78的多个阻挡板80。并且，多个阻挡板80具有第1阻挡板80a和第2阻挡板80b，其中，所述第1阻挡板80a与空气导入口56相向而配置在该空气导入口56的上方；所述第2阻挡板80b位于第1阻挡板80a的上方，且形成有在与第1阻挡板80a相向的位置开口的开口部80b1。
因此，例如，在雨天行驶时等水量少时，如图4那样，从空气导入口56向腔室58a侧在大致在垂直方向上飞散的水被阻止向比第1阻挡板80a靠内侧的位置的浸入。从空气导入口56以倾斜方向向腔室58a侧飞散的水虽然通过形成腔室58a的内周面58as与第1阻挡板80a之间，但被第2阻挡板80b阻止向比第2阻挡板80b靠内侧的位置浸入。因此，能够良好地抑制水浸入到内侧(管部件54侧)。另外，在第1阻挡板80a的外周部设置有朝向下方突出的环状突出部80a1，因此，易于阻止水向比第1阻挡板80a靠上方的位置浸入。
在本实施方式中，在导入部件52上，在空气导入口56的周围设置有连通内部流路58和导入部件52的外部的多个排泄孔70。因此，例如，在高压洗车时等水量大时，如图5所示，水通过排泄孔70而从腔室58a内排出，据此，抑制水浸入内侧(管部件54侧)。即，水由于流入水量V1＞流出水量V2的状态而积存在腔室58a内，水位(水面Lv的高度)上升。当水位上升时，来自排泄孔70的流出量也增加。因此，流出水量V2增加，平衡在流入水量V1＝流出水量V2的水位。据此，能够抑制导入部件52内(内部流路58)的水位过度上升。
另外，由于在排泄孔70的铅垂下方设置有伸出部72，因此，从排泄孔70的下方向铅垂上方飞散的水被伸出部72弹回。据此，能够有效地防止水通过排泄孔70而浸入到腔室58内。
图6表示用于确认排泄孔70的效果(水位调整功能)的试验结果。流入水量Va～Vd的大小关系为Va＜Vb＜Vc＜Vd。如图6所示，在初期，任意水量均使腔室58a内的水位上升，但在此之后，与流入水量的大小无关，水位平衡。
如图7所述，在空气导入口56也可以设置筛网部件84。筛网部件84以覆盖空气导入口56的方式来设置。筛网部件84例如是与导入口形成部件60一体成形的部分。另外，筛网部件84也可以是固定于导入口形成部件60的零部件。
在设置这样的筛网部件84的情况下，即使小石子等固体形状异物向空气导入口56飞散，该固体形状异物也会撞击在筛网部件84上。据此，能够有效地抑制小石子等固体形状异物进入空气导入口56。
另外，在上述中，说明了导入部件52通过管部件54而连接于堆壳体20，并且被配置于下盖12b的例子，但导入部件52也可以配置于其他的位置。例如，导入部件52也可以配置于堆壳体20的下侧板20Lw。在该情况下，省略管部件54，例如，将连接筒部66a插入固定于换气开口部44。另外，也可以将导入部件52中的2个凸缘60a、62a间的周壁部59插入到换气开口部44，将下侧板20Lw夹持在2个密封部件68a、68b之间。
本发明并不限定于上述的实施方式，在没有脱离本发明的要旨的范围内，能够进行各种变更。

Claims (19)

1.一种车载用燃料电池堆，该车载用燃料电池堆具有层叠体，并且将所述层叠体收容在堆壳体内，其中，所述层叠体层叠有多个通过燃气和氧化剂气体的电化学反应而发电的发电单元，其特征在于，
具有换气机构，所述换气机构通过开口于所述堆壳体内的换气开口部来进行所述堆壳体内的换气，
所述换气机构具有导入部件，在所述导入部件形成有空气导入口和内部流路，其中，所述空气导入口从外部导入换气用的空气；所述内部流路连通所述空气导入口和所述换气开口部，
所述内部流路具有迷宫式流路，
所述空气导入口朝向下方开口，
所述导入部件具有形成所述迷宫式流路的多个阻挡部，
所述多个阻挡部具有第1阻挡部和第2阻挡部，所述第1阻挡部与所述空气导入口相向且被配置在该空气导入口的上方；所述第2阻挡部位于所述第1阻挡部的上方，且形成有在与所述第1阻挡部相向的位置开口的开口部。
2.根据权利要求1所述的车载用燃料电池堆，其特征在于，
所述换气开口部设置于所述堆壳体的下部。
3.根据权利要求1所述的车载用燃料电池堆，其特征在于，
具有多个所述换气机构。
4.根据权利要求1所述的车载用燃料电池堆，其特征在于，
所述导入部件被配置在比所述堆壳体的下表面靠下方的位置。
5.根据权利要求2所述的车载用燃料电池堆，其特征在于，
所述换气机构具有管部件，所述管部件的第1端部连接于所述换气开口部且第2端部连接于所述导入部件。
6.根据权利要求5所述的车载用燃料电池堆，其特征在于，
所述第2端部位于比所述第1端部靠下方的位置。
7.根据权利要求5所述的车载用燃料电池堆，其特征在于，
所述导入部件被配置于搭载所述车载用燃料电池堆的车辆的下盖，所述空气导入口开口于车辆下表面。
8.根据权利要求7所述的车载用燃料电池堆，其特征在于，
所述导入部件贯穿所述下盖。
9.根据权利要求1所述的车载用燃料电池堆，其特征在于，
所述迷宫式流路沿重力方向形成为圆筒状。
10.根据权利要求1所述的车载用燃料电池堆，其特征在于，
所述导入部件具有形成有所述迷宫式流路的腔室，
所述腔室被配置在所述空气导入口的铅垂方向的正上方。
11.根据权利要求5所述的车载用燃料电池堆，其特征在于，
在流路的整个长度上，所述迷宫式流路的流路截面面积在所述管部件的流路截面面积以上。
12.根据权利要求1所述的车载用燃料电池堆，其特征在于，
所述第2阻挡部朝向下方倾斜。
13.根据权利要求1所述的车载用燃料电池堆，其特征在于，
所述导入部件具有在内部形成有所述迷宫式流路的流路形成部件，
所述第2阻挡部通过在圆周方向上隔开间隔而设置的多个支承部，支承于所述流路形成部件的内周部。
14.根据权利要求1所述的车载用燃料电池堆，其特征在于，
在所述第1阻挡部上设置有凹部，所述凹部与所述空气导入口相向，并且相对于所述空气导入口凹进。
15.根据权利要求1所述的车载用燃料电池堆，其特征在于，
所述空气导入口朝向下方开口，
在所述导入部件上，在所述空气导入口的周围设置有多个排泄孔，所述多个排泄孔连通所述内部流路和所述导入部件的外部。
16.根据权利要求15所述的车载用燃料电池堆，其特征在于，
所述多个排泄孔在上下方向上贯穿构成腔室的底部的壁部，其中，所述腔室形成有所述迷宫式流路。
17.根据权利要求15所述的车载用燃料电池堆，其特征在于，
在所述多个排泄孔的正下方设置有环状的伸出部，所述环状的伸出部隔着间隙而与所述多个排泄孔相向。
18.根据权利要求1所述的车载用燃料电池堆，其特征在于，
在所述空气导入口设置有筛网部件。
19.一种车载用燃料电池堆，该车载用燃料电池堆具有层叠体，并且将所述层叠体收容在堆壳体内，其中，所述层叠体层叠有多个通过燃气和氧化剂气体的电化学反应而发电的发电单元，其特征在于，
具有换气机构，所述换气机构通过开口于所述堆壳体内的换气开口部来进行所述堆壳体内的换气，
所述换气机构具有导入部件，在所述导入部件形成有空气导入口和内部流路，其中，所述空气导入口从外部导入换气用的空气；所述内部流路连通所述空气导入口和所述换气开口部，
所述内部流路具有迷宫式流路，
所述空气导入口朝向下方开口，
在所述导入部件上，在所述空气导入口的周围设置有多个排泄孔，所述多个排泄孔连通所述内部流路和所述导入部件的外部，
在所述多个排泄孔的正下方设置有环状的伸出部，所述环状的伸出部隔着间隙而与所述多个排泄孔相向。
CN201711132218.2A 2016-11-17 2017-11-15 车载用燃料电池堆 Active CN108091916B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016224146A JP6674367B2 (ja) 2016-11-17 2016-11-17 車載用燃料電池スタック
JP2016-224146 2016-11-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108091916A CN108091916A (zh) 2018-05-29
CN108091916B true CN108091916B (zh) 2021-06-01

Family

ID=62108732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711132218.2A Active CN108091916B (zh) 2016-11-17 2017-11-15 车载用燃料电池堆

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10777825B2 (zh)
JP (1) JP6674367B2 (zh)
CN (1) CN108091916B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7006222B2 (ja) * 2017-12-15 2022-02-10 トヨタ自動車株式会社 燃料電池ケース
CN108987783A (zh) * 2018-06-13 2018-12-11 杭州氢航科技有限公司 一种燃料电池环境保护舱

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6797027B2 (en) * 2001-04-11 2004-09-28 Donaldson Company, Inc. Filter assemblies and systems for intake air for fuel cells
JP4094413B2 (ja) * 2002-11-28 2008-06-04 本田技研工業株式会社 ファンケース構造
JP2004186029A (ja) 2002-12-04 2004-07-02 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
US9947945B2 (en) * 2008-01-25 2018-04-17 Ford Global Technologies, Llc Ventilation system for an automotive fuel cell stack enclosure
JP5251459B2 (ja) * 2008-11-28 2013-07-31 トヨタ自動車株式会社 燃料電池車両
CN104114402B (zh) * 2012-03-21 2016-09-07 铃木株式会社 燃料电池车辆的进气装置
US9300001B2 (en) * 2013-04-26 2016-03-29 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell stack
JP6553371B2 (ja) 2014-03-20 2019-07-31 本田技研工業株式会社 燃料電池車両
JP6256322B2 (ja) * 2014-12-11 2018-01-10 トヨタ自動車株式会社 燃料電池スタック及び燃料電池スタックの製造方法
CN204361216U (zh) * 2015-01-06 2015-05-27 青岛亚通达铁路设备有限公司 一种通风装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10777825B2 (en) 2020-09-15
CN108091916A (zh) 2018-05-29
JP6674367B2 (ja) 2020-04-01
US20180138527A1 (en) 2018-05-17
JP2018081843A (ja) 2018-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6553371B2 (ja) 燃料電池車両
US10854907B2 (en) Fuel cell system
US10879543B2 (en) Fuel cell vehicle
JP6709058B2 (ja) 車載用燃料電池スタック
CN108091916B (zh) 车载用燃料电池堆
CN111799493B (zh) 燃料电池系统
US10686206B2 (en) Exhaust apparatus
CN111710885B (zh) 燃料电池堆
JP2016107913A (ja) 燃料電池搭載車両
US20180257508A1 (en) Fuel cell-equipped vehicle
CN110356284B (zh) 燃料电池车辆
US11309570B2 (en) Fuel cell system
JP6681929B2 (ja) 燃料電池システム
CN112133943A (zh) 燃料电池系统
JP2013219000A (ja) 燃料電池スタック
CN111799494B (zh) 燃料电池系统
US20230290984A1 (en) Fuel cell stack and fuel gas release method
JP2009277425A (ja) 燃料電池スタック

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant