CN111094751A - 用于离心鼓风机系统的进气组件和包括该进气组件的燃料电池 - Google Patents

用于离心鼓风机系统的进气组件和包括该进气组件的燃料电池 Download PDF

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Abstract

一种用于离心鼓风机的进气组件，所述离心鼓风机具有：具有轴向入口和径向出口的壳体；叶轮，布置在壳体内，用于将处于第一压力的气态介质吸入轴向入口并将处于更高的第二压力的气态介质通过径向出口排出；以及用于驱动叶轮的马达，所述进气组件包括：进气组件壳体，具有空气入口和空气出口和空气出口，所述空气出口可连接至离心鼓风机的鼓风机壳体的轴向入口；和止回阀，安装在进气组件壳体内，该止回阀定位成允许空气从空气入口通过进气组件壳体流向空气出口，并阻止空气从空气出口通过进气组件壳体流向空气入口。

Description

用于离心鼓风机系统的进气组件和包括该进气组件的燃料 电池
技术领域
本发明涉及离心鼓风机和包括该离心鼓风机的燃料电池，更特别地，涉及一种用于离心鼓风机的进气组件。
背景技术
离心鼓风机或离心风扇是用于提供气态介质的流动或运动的公知类型的装置。一种普通类型的离心鼓风机包括：具有轴向指向的气体入口和径向指向的气体出口的壳体；布置在壳体内的叶轮，用于将处于第一压力的气体吸入入口中，并将处于第二较高压力的气体通过出口排出；和用于驱动(即旋转)叶轮的马达。这种通用类型的离心鼓风机的变型在例如美国专利No.4,917,572；5,839,879；6,877,954；7,061,758；7,351,031；7,887,290；7,891,942和U.S.2006/0051203中公开，其全部内容通过引用并入本文。
已经公开了呈单个单元和多个独立单元配置的离心鼓风机，作为用于计算机、服务器和其他发热电子和电子装置和设备的冷却系统的部件。参见，例如，美国专利No.6,525,935；7,184,265；7,744,341；7,802,617；7,864,525；7,885,068；7,948,750；7,902,617；和7,885,068，其全部内容通过引用并入本文。
已经公开了上述通用类型的离心鼓风机作为聚电解质膜(PEM)和固体氧化物燃料电池(SOFC)类型的燃料电池以及化学重整器(chemical reformer)的部件，其中它们以一种或多种能力起作用，例如，将含氧化剂的气体(例如空气)流提供给燃料电池组件的阴极元件和/或将气态或蒸汽化燃料流提供给其阳极元件，将未消耗的燃料再循环到燃料电池组件的阳极元件，提供用于冷却燃料电池组件的冷空气流，或在燃料的外部或内部重整之前提供用于蒸发液体燃料的热气流，以提供用于燃料电池组件的操作的氢。具有一个或多个离心鼓风机的燃料电池鼓风机组件在例如美国专利No.6,497,971；6,830,842；7,314,679和7,943,260中有描述，其全部内容通过引用并入本文。
在正常操作期间，燃料电池组件加热到范围为从350℃到超过900℃的温度。燃料电池组件的部件设计成在起动和正常操作模式期间保持其机械、化学和/或电气整体性。在冷却期间，无论过渡到低功率模式还是电源休眠程序，都可能会出现问题。例如，当系统冷却下来时，燃料电池组件内部的空气会凝结并在燃料电池组件中产生真空，该真空将继续通过空气入口吸入外部空气，或者也可能将废气以及可能的外部空气通过燃料电池组件的排气口吸回。燃料电池组件暴露于这种额外的空气或废气中可能导致破坏燃料电池堆的氧化。
许多燃料电池组件和重整器利用环境空气作为氧源，以进行其中的电和化学反应以及单元内的温度控制。环境空气通常包括微粒(例如，污垢/灰尘)、污染物(例如，硫，碳氢化合物)和/或湿气，它们中的每一种都会损坏燃料电池和重整单元。
发明内容
根据本发明，提供了一种离心鼓风机进气设备，其包括鼓风机单元和进气组件，该鼓风机单元包括：鼓风机壳体，具有轴向入口和径向出口；叶轮，设置在壳体内，用于将处于第一压力的气态介质吸入轴向入口中，并将处于更高的第二压力的气态介质通过径向出口排出；以及用于驱动叶轮的马达，该进气组件包括：进气组件壳体，具有空气入口和空气出口，该空气出口连接至鼓风机单元的鼓风机壳体的轴向入口；和止回阀，安装在壳体内，该止回阀定位成允许空气从空气入口流动通过到空气出口，并阻止空气从空气出口流动通过到空气入口。
此外，根据本发明，提供了一种用于离心鼓风机系统的进气组件，包括：一系列鼓风机单元、管道和进气组件，该系列中的每个鼓风机单元包括具有轴向入口和径向出口的鼓风机单元壳体，设置在鼓风机单元壳体内以用于将处于第一压力的气态介质吸入轴向入口并将处于更高的第二压力的气态介质通过径向出口排出的叶轮，以及用于驱动叶轮的马达，该管道将所述一系列鼓风机单元中的至少一个鼓风机单元的径向出口与所述一系列鼓风机单元中的至少另一个鼓风机单元的轴向入口连接，该进气组件包括：具有空气入口和空气出口的进气组件壳体，所述空气出口可连接至所述一系列鼓风机单元中的第一鼓风机单元的鼓风机单元壳体的轴向入口；以及止回阀，安装在进气组件壳体内，被定位成允许空气从空气入口流动通过到空气出口，并阻止空气从空气出口流动通过到空气入口。
此外，根据本发明，提供了一种用于离心鼓风机的进气组件，所述离心鼓风机具有：具有轴向入口和径向出口的壳体；叶轮，布置在壳体内，用于将处于第一压力的气态介质吸入轴向入口并将处于更高的第二压力的气态介质通过径向出口排出；以及用于驱动叶轮的马达，该进气组件包括：进气组件壳体，具有空气入口和空气出口，该空气出口可连接至离心鼓风机的鼓风机壳体的轴向入口；止回阀，安装在进气组件壳体内，该止回阀定位成允许空气从空气入口通过进气组件壳体流向空气出口，并阻止空气从空气出口通过进气组件壳体流向空气入口。
本文中用于离心鼓风机系统的进气组件提供了现有技术离心鼓风机的多个优点，特别是当结合在燃料电池或燃料重整器中以管理其中的气态介质的流动时。
止回阀之前的进入空气的过滤可以用于过滤来自环境的颗粒物、挥发性化合物、潜在的含硫化合物，和过滤用于减少水分的干燥剂。
止回阀之后的进入空气的过滤可用于过滤来自环境的颗粒、挥发性化合物、潜在的含硫化合物，和过滤用于减少水分的干燥剂。
止回阀可防止零流量条件由风扇和其他过程空气发生回流。在高温下，这可能会因氧化而损坏固体氧化物燃料电池(SOFC)和催化剂。本发明可以防止这种情况的发生。
过滤器可以是某种形式的网状泡沫(低压降)，并可能掺杂有特定材料以执行上述任务。
止回阀可以是软的弹性体，其导致用于打开的很小的压降，并使用材料的轻微固有刚度和弹簧常数来关闭和密封。
利用本发明的多鼓风机系统以满足燃料电池的气流要求，使得该系统既可以受益于用于控制的低惯性叶轮，又受益于用于提供所需的气体流量和压力的低驱动马达转速和功率消耗。
因此，在其相比于具有相当气体流动能力的单个离心鼓风机而固有地具有更小的惯性力的多个离心鼓风机的集成或互连的布置中，本文的离心鼓风机系统提供了改进的响应时间，并相比于单个离心鼓风机单元，对较宽范围的气体压力和气体流量要求进行控制。具有多个离心鼓风机的这种布置的燃料电池鼓风机组件在例如美国专利No.9,017,893；9,593,686和9,512,846中描述，其全部内容通过引用并入本文。
以这种具有多个离心鼓风机的布置为特征的另外的燃料电池鼓风机组件在例如2015年3月16日提交的国际申请No.PCT/US2012/020707和2016年9月22日公开的国际公开No.WO/2016/148681中进行了描述，其全部内容通过引用并入本文。
根据以下详细描述和附图，本发明的这些和其他新颖的特征和优点将变得更加明显。
附图说明
图1A示出了双鼓风机系统的透视图，其中管道的一部分被切开，以示出第二鼓风机单元的入口和叶轮的一部分，根据本公开的进气组件可以应用到该双鼓风机系统；
图1B示出了根据本公开的进气组件可应用于其的图1A的双鼓风机系统的平面图；
图2是根据本公开的连接到双鼓风机系统的进气组件的俯视平面图；
图3是根据本公开的连接到双鼓风机系统的进气组件的透视图；
图4是根据本公开的连接到双鼓风机系统的进气组件的正视平面图；
图5是根据本公开的连接到双鼓风机系统的进气组件的侧视平面图；
图6是根据本公开的连接到双鼓风机系统的进气组件的剖视透视图；
图7是连接到双鼓风机系统的根据本公开的包括过滤器部件的进气组件的剖视透视图；
图8A和图8B是连接到双鼓风机系统的根据本公开的各个实施例的包括多个过滤器部件的进气组件的剖视侧视图；
图9是根据本发明的用于双鼓风机系统的根据本发明的进气组件的控制系统的框图；
图10A和10B分别示出了具有分开的双鼓风机系统的管状SOFC组件的透视图和平面图，双鼓风机系统具有根据本发明的公开的进气组件，用于分别向组件提供空气和燃料流；
图10C是图10A和10B的管状SOFC组件中的单个管状燃料电池的横截面的示意图；
图11A和11B分别示出了具有分开的双鼓风机系统的平面SOFC组件的透视图和平面图，双鼓风机系统具有根据本发明的公开的进气组件，用于分别向组件提供空气和燃料流；和
图11C是图11A和11B的平面SOFC组件中的单个平面燃料电池的横截面的示意图。
具体实施方式
通过参考结合构成本公开的一部分的附图进行的本公开的以下详细描述，可以更容易地理解本公开。应当理解，本公开不限于本文描述和/或示出的特定装置、方法、条件或参数，并且本文所使用的术语仅出于以示例的方式描述特定实施例的目的，而无意于限制要求保护的公开内容。
同样，在说明书中以及所附权利要求书时使用时，单数形式“一”和“该”包括复数，并且除非上下文中有明确的说明，否则对特定数值的引用至少包括该特定值。范围可以在本文中表示为从“约”或“大约”一个特定值和/或到“约”或“大约”另一特定值。当表达这样的范围时，另一实施例包括从一个特定值和/或至另一特定值。类似地，当通过使用先行词“约”将值表示为近似值时，将理解的是，特定值形成另一实施例。还应理解，所有空间参考，例如水平、竖直、顶部、上部、下部、底部、左侧和右侧，仅用于说明目的，并且可以在本公开的范围内变化。
如上所述，许多燃料电池组件和/或重整器利用环境空气作为氧源，用于其中发生的电和化学反应。环境空气还用于维持燃料电池组件和/或重整器中的适当操作温度。
环境空气包括能够影响燃料电池组件和/或重整器正常操作的颗粒、污染物和/或湿气。这些颗粒(例如灰尘或污垢)，污染物(例如硫或碳氢化合物)和/或湿气会损坏燃料电池和重整器单元。这种损坏的形式可能是内部部件的氧化，颗粒堆积引起的热点，或快速冷却，这些都会导致部件中的结构缺陷。
燃料电池组件的部件设计成在暴露于高操作温度下时的起动和正常操作模式期间保持其机械、化学和/或电气整体性。在冷却期间，例如无论过渡到低功率模式还是电源休眠程序，都可能会出现问题。
例如，当系统冷却下来时，燃料电池组件内部的空气会凝结并在燃料电池组件中产生真空，该真空将继续通过空气入口和/或废气口吸入外部空气。燃料电池组件暴露于这种额外的外部空气中可能导致破坏燃料电池堆的氧化或结构整体性。
参照图1A和1B，在一个实施例中，描述了一种离心鼓风机系统，根据本发明的进气组件可以应用于该离心鼓风机系统。双离心鼓风机系统10包括通过管道13连接到第二离心鼓风机单元12的第一离心鼓风机单元11。第一鼓风机单元11包括：具有轴向入口15和径向出口16的鼓风机壳体14；设置在鼓风机壳体14内的叶轮17，用于将处于第一压力的气态介质吸入轴向入口15并将处于更高的第二压力的气态介质通过径向出口16排出；和用于驱动叶轮17的电马达18。第二鼓风机单元12包括：壳体19；和如图1A中的管道13的剖视图所示，叶轮20，其设置在壳体19内并由电马达21驱动；以及轴向入口22，用于接收从第一鼓风机单元11的出口16排出的气体介质。第二鼓风机单元还包括径向出口23和出口气流外壳24。
图1A和1B以及本文其他图中所示的本发明的其他实施例中的箭头表示通过一系列鼓风机单元中的进气组件和鼓风机单元的气流的总体方向。如图所示，例如在图1B中，通过第一鼓风机单元11的出口16排出的气流的轨迹和通过第二鼓风机单元12的出口23排出的气流的轨迹不平行于它们相应的出口，而是与之成一相同角度。通过布置管道13的几何形状以接收通过出口16排出的气流，使得该气流保持大致平行于管道的内壁，可以防止或减少否则将发生的湍流，其中气流撞击这些壁。有利地，湍流被最小化或避免，以减小或消除作为鼓风机系统中的背压源的湍流。由于相同的原因，有利的是，布置气流外壳24的角度，使得其内壁将大致平行于通过第二鼓风机单元12的出口23排出的气流的轨迹。
图2-5示出了双离心鼓风机系统10，其进气组件100附接到轴向入口15。进气组件包括可安装至鼓风机壳体14的进气壳体101。附图示出了形成为单件部件的进气壳体101和鼓风机壳体14。尽管以这种方式示出，但是进气壳体101可以是与鼓风机壳体14分离的单元，该鼓风机壳体14则又配置有将进气壳体101附接到鼓风机壳体14的器件。该附接可以包括螺钉、螺母和螺栓、成形的键和槽组件、狭槽和凸片组件、扭转锁定凸片和凹槽组件等，以将进气壳体101固定到鼓风机壳体14。
图6至图8是双离心鼓风机系统10的剖视图，示出了附接到轴向入口15的进气组件100的各种实施例。
图6示出了进气组件100的实施例的透视图，其中止回阀组件附接到鼓风机系统10。止回阀组件包括框架102、径向臂106、挡板103和连接至挡板103的挡板连接柱104。径向臂106在一个端部处连接到框架102，并且在中心汇合以形成用于接收挡板连接柱104的接收部。在图6所示的实施例中，框架102通过使用O形圈105实现的压缩而保持在位。止回阀组件可防止零流量条件由风扇和其他过程空气发生回流，这在高温下会因氧化而损坏固体氧化物燃料电池(SOFC)和催化剂。尽管将止回阀组件描述和说明为挡板式止回阀，但也可以考虑使用其他止回阀组件，例如，球形止回阀、弹簧和活塞止回阀等。
挡板103可以是软的弹性体，其导致用于打开的很小的压降，并使用材料的轻微固有刚度和弹簧常数来关闭和密封。该运动在图8中示出，其中在其关闭位置，挡板103显示为实线，而在其打开位置，挡板103显示为虚线。当鼓风机被接合并通过轴向入口15吸入空气时，挡板103打开。当鼓风机关闭或系统的背压导致空气沿与图8A和8B中的箭头相反的方向流动时，挡板103关闭以防止空气流动。
图7示出了进气组件100的实施例的透视图，该进气组件100具有止回阀组件和附接到鼓风机系统10的过滤器组件或过滤单元。止回阀组件与图6所示相同且如上所述。过滤器组件包括过滤器框架201、过滤器203和O形圈205。过滤器203由过滤器框架201保持。在图7所示的实施例中，过滤器框架201通过使用O形圈205实现的压缩保持在位。在止回阀组件之后，通过过滤器组件过滤进入的空气可用于过滤掉颗粒、挥发性化合物、硫化合物、碳氢化合物等，用于减少水分的干燥剂，用于去除空气污染物的活性过滤介质等。过滤器203可以是某种网状泡沫(低压降)，可能会掺杂有特定的材料以执行上述任务，例如作为硫捕集器。被过滤的颗粒尺寸可以在1-100微米的范围内或更大。
尽管描述了具有过滤器框架201、过滤器203和O形圈205的过滤器组件，但是可以想到其他实施例。例如，可以将单个形状装配的泡沫件安装到位，而无需过滤器框架201和O形圈205；图8A和8B示出了这些配置。
图8A和8B示出了进气组件100的实施例的透视图，其具有止回阀组件和附接至鼓风机系统10的多个过滤器组件。在止回阀之前过滤进气可以用于过滤掉颗粒、挥发性化合物和/或湿气。
在图8A的实施例中，外部过滤器202附接在进气组件100之上。外部过滤器202是管状的，其中过滤材料跨上端延伸；底端是敞开的，并且其大小设计成接收进气组件100。当将外部过滤器202装配到进气壳体101上时，空气可以流过顶部并且部分地沿着外部过滤器202的侧面流动。
在图8B的实施例中，外部过滤器302以类似于图8A的方式附接在进气组件100之上。外部过滤器302也是管状的，但是在该实施例中，上端和下端都是敞开的。当将外部过滤器302装配到进气壳体101上并定位在单元(例如燃料电池)的外部壳体中时，壳体301的内表面可用于密封外部过滤器302的敞开的上端。然后，空气只能通过并沿着外部过滤器302的侧面流动。
当然，将认识到，本发明不限于具有上述特征的鼓风机单元，而是可以利用具有更小或更大尺寸、电压和功率要求、叶轮转速、气体压力和气体流量等的任何离心鼓风机单元。
图9A和9B分别示出了包括本发明的进气组件的离心鼓风机系统的控制系统及其控制逻辑的流程图。如本领域技术人员将认识到的，这些控制操作可以由适当编程的处理器或控制器来执行。
除了对鼓风机单元的单独控制之外，逻辑控制器还可以利用来自流量计的输入来监视进气组件的部件。例如，由流量计测量的从鼓风机的径向出口流出的非常低的流量可以指示一个或多个过滤器组件正在阻止空气流通过。然后，控制器可以输出警报以指示低流量状态，或者进而启动燃料电池的紧急停机程序以防止其损坏。
连接到本发明的离心鼓风机系统的进气组件可以管理针对多种应用的气体流量需求。图10A、10B、11A和11B示出了本发明的鼓风机系统的进气组件的使用，以在管状类型(图10A和10B)和平面类型(图11A和11B)的SOFC组件中提供和介导(mediate)气流。
在图10A和10B的管状SOFC组件或堆叠140中，第一鼓风机系统和进气组件141将气态燃料(例如氢气)提供给歧管142，以分配到管状SOFC元件的内部阵列143。阵列143中的每个管可以具有已知或常规的构造，并且如图10C所示，具有最内部的燃料接触阳极层、中间电解质层和外部阴极层。第二鼓风机系统和进气组件144最初在环境温度下将空气分配到歧管145，空气从歧管145释放以为每个管状SOFC元件的阴极部件提供氧气源。进入歧管145的空气从离开尾部燃烧器146进入热交换器147中的热燃烧气体获取热量。虚线示出了热空气的流动路径，该热空气离开歧管145的出口，穿过SOFC阵列143并进入尾部燃烧器146中，在尾部燃烧器146中，其提供氧气以支持存在于从管状SOFC元件出来进入排气歧管148中并从那里进入尾部燃烧器的废气中的未消耗燃料的燃烧。最后，热的燃烧气体进入热交换器147，在这里它们用来预热如前所述由第一鼓风机系统和进气组件141提供的进入空气。如果背压开始导致环境空气开始通过尾部燃烧器和热交换器147重新进入系统，则止回阀将关闭，从而防止环境空气进一步传播到系统中。
图11A和11B所示的平面SOFC组件的构造和操作与以上针对图10A和10B的管状SOFC组件所述的构造和操作非常相同，主要区别在于使用了平面SOFC元件。如图11C所示，阵列151中的每个平面SOFC元件包括阳极、电解质、阴极和互连部件。
尽管已经出于说明的目的详细描述了本发明，但是应当理解，这种细节仅是出于该目的，并且本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和在权利要求中定义的范围的情况下在其中进行各种变化。

Claims (18)

1.一种离心鼓风机进气设备，包括：
鼓风机单元，包括：
鼓风机壳体，其具有轴向入口和径向出口；
叶轮，其设置在壳体内，用于将处于第一压力的气态介质吸入轴向入口中，并将处于较高的第二压力的气态介质通过径向出口排出；和
用于驱动叶轮的马达；和
进气组件，包括：
进气组件壳体，其具有空气入口和空气出口，所述空气出口连接至鼓风机单元的鼓风机壳体的轴向入口；和
安装在壳体内的止回阀，其定位成允许空气从所述空气入口流动通过到所述空气出口，并阻止空气从所述空气出口流动通过到所述空气入口。
2.根据权利要求1所述的离心鼓风机进气设备，其中，所述止回阀包括柔性膜片，所述柔性膜片附接到所述进气组件壳体的入口。
3.根据权利要求1和2所述的离心鼓风机进气设备，其中，所述进气组件还包括定位于所述空气入口和所述空气出口中的至少一个处的至少一个空气过滤单元。
4.根据权利要求1至3所述的离心鼓风机进气设备，其中，所述空气过滤单元包括硫捕集器或干燥剂中的至少一种。
5.根据权利要求1至4所述的离心鼓风机进气设备，其中，所述进气组件壳体和所述鼓风机壳体是单件形成的或彼此可分离的中的至少一种情况。
6.一种固体氧化物燃料电池组件，其包括根据权利要求1所述的离心鼓风机进气设备。
7.一种用于离心鼓风机系统的进气组件，包括：
一系列鼓风机单元，所述系列中的每个鼓风机单元包括：具有轴向入口和径向出口的鼓风机单元壳体；设置在该鼓风机单元壳体内的叶轮，用于将处于第一压力的气态介质吸入轴向入口并将处于较高的第二压力的气态介质通过径向出口排出；以及用于驱动叶轮的马达；
管道，其将所述一系列鼓风机单元中的至少一个鼓风机单元的径向出口与所述一系列鼓风机单元中的至少另一个鼓风机单元的轴向入口连接；和
进气组件，包括：进气组件壳体，具有空气入口和空气出口，所述空气出口连接至所述一系列鼓风机单元中的第一鼓风机单元的鼓风机单元壳体的轴向入口；以及安装在所述进气组件壳体中的止回阀，其被定位成允许空气从所述空气入口流动通过到所述空气出口，并阻止空气从所述空气出口流动通过到所述空气入口。
8.根据权利要求7所述的离心鼓风机进气设备，其中，所述止回阀包括柔性膜片，所述柔性膜片附接到所述进气组件壳体的入口。
9.根据权利要求7和8所述的离心鼓风机进气设备，其中，所述进气组件还包括定位于所述空气入口和所述空气出口中的至少一个处的至少一个空气过滤单元。
10.根据权利要求7至9所述的离心鼓风机进气设备，其中，所述空气过滤单元包括硫捕集器或干燥剂中的至少一种。
11.根据权利要求7至10所述的离心鼓风机进气设备，其中，所述进气组件壳体和所述鼓风机壳体是单件形成的或彼此可分离的中的至少一种情况。
12.一种固体氧化物燃料电池组件，其包括根据权利要求7所述的离心鼓风机进气设备。
13.一种用于离心鼓风机的进气组件，所述离心鼓风机具有：壳体，具有轴向入口和径向出口；叶轮，布置在壳体内，用于将处于第一压力的气态介质吸入轴向入口，并将处于较高的第二压力的气态介质通过径向出口排出；以及用于驱动叶轮的马达，所述进气组件包括：
进气组件壳体，其具有空气入口和空气出口，所述空气出口能够连接至离心鼓风机的鼓风机壳体的轴向入口；和
安装在进气组件壳体内的止回阀，所述止回阀定位成允许空气从所述空气入口通过进气组件壳体流向所述空气出口，并防止空气从所述空气出口通过进气组件壳体流向所述空气入口。
14.根据权利要求13所述的离心鼓风机进气设备，其中，所述止回阀包括柔性膜片，所述柔性膜片附接到所述进气组件壳体的入口。
15.根据权利要求13和14所述的离心鼓风机进气设备，其中，所述进气组件还包括定位于所述空气入口和所述空气出口中的至少一个处的至少一个空气过滤单元。
16.根据权利要求13至15所述的离心鼓风机进气设备，其中，所述空气过滤单元包括硫捕集器或干燥剂中的至少一种。
17.根据权利要求13至16所述的离心鼓风机进气设备，其中，所述进气组件壳体和所述鼓风机壳体是单件形成的或彼此可分离的中的至少一种情况。
18.一种固体氧化物燃料电池组件，其包括根据权利要求13所述的离心鼓风机进气设备。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11708835B2 (en) 2017-09-13 2023-07-25 Watt Fuel Cell Corp. Air intake assembly for centrifugal blower system and fuel cell incorporating same
CN210403909U (zh) * 2019-09-30 2020-04-24 潍柴动力股份有限公司 一种空气供应系统
JP2022046113A (ja) * 2020-09-10 2022-03-23 日本電産コパル電子株式会社 送風機
EP4008909A1 (de) * 2020-12-01 2022-06-08 Micronel AG Strömungsmaschine
WO2023219664A1 (en) * 2022-05-11 2023-11-16 Watt Fuel Cell Corp. Blower and air filter assembly
WO2023219665A1 (en) * 2022-05-11 2023-11-16 Watt Fuel Cell Corp. Blower filter assembly

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5601112A (en) * 1994-10-04 1997-02-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Check valve
US20030168103A1 (en) * 2002-03-08 2003-09-11 David Onstenk Check valve
CN1853304A (zh) * 2003-06-25 2006-10-25 洁能氏公司 燃料电池中的电极被动覆盖
US20080113228A1 (en) * 2006-11-10 2008-05-15 Whyatt Greg A Method and apparatus for improving water balance in fuel cell power unit
US20100239936A1 (en) * 2009-03-19 2010-09-23 Samsung Sdi Co., Ltd. Fuel cell system and method of operating the same
CN103732924A (zh) * 2011-06-24 2014-04-16 瓦特燃料电池公司 离心鼓风机系统以及包括离心鼓风机系统的燃料电池
US20140193734A1 (en) * 2013-01-04 2014-07-10 Lilliputian Systems, Inc. Fuel Cell System Having a Pump and Related Method
EP2963725A1 (en) * 2014-06-30 2016-01-06 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Fuel cell system
CN106784923A (zh) * 2017-03-27 2017-05-31 上海重塑能源科技有限公司 燃料电池供气系统

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5839172Y2 (ja) * 1977-04-20 1983-09-03 三洋電機株式会社 電気掃除機
US4917572A (en) 1988-05-23 1990-04-17 Airflow Research And Manufacturing Corporation Centrifugal blower with axial clearance
JP3622300B2 (ja) 1995-12-05 2005-02-23 株式会社デンソー 遠心送風機
US6497971B1 (en) * 1999-03-08 2002-12-24 Utc Fuel Cells, Llc Method and apparatus for improved delivery of input reactants to a fuel cell assembly
US6174232B1 (en) 1999-09-07 2001-01-16 International Business Machines Corporation Helically conforming axial fan check valve
AUPQ458499A0 (en) 1999-12-13 2000-01-13 F F Seeley Nominees Pty Ltd Anti-backdraft shutter assembly for an axial flow fan as fitted to an evaporative cooler
US6525935B2 (en) 2001-03-12 2003-02-25 Appro International, Inc. Low profile highly accessible computer enclosure with plenum for cooling high power processors
US6797027B2 (en) * 2001-04-11 2004-09-28 Donaldson Company, Inc. Filter assemblies and systems for intake air for fuel cells
US6830842B2 (en) 2001-10-24 2004-12-14 General Motors Corporation Hydrogen purged motor for anode re-circulation blower
US6921596B2 (en) 2002-06-24 2005-07-26 Delphi Technologies, Inc. Solid-oxide fuel cell system having an integrated reformer and waste energy recovery system
US6877954B2 (en) 2003-04-08 2005-04-12 Shueei-Muh Lin Eccentric heat dispensing fans
US7184265B2 (en) 2003-05-29 2007-02-27 Lg Electronics Inc. Cooling system for a portable computer
EP1665433B1 (en) 2003-06-25 2010-11-24 Hydrogenics Corporation Passive electrode blanketing in a fuel cell
US7314679B2 (en) 2003-07-15 2008-01-01 Honda Motor Co., Ltd. Air supply apparatus for a fuel cell
US7061758B2 (en) 2003-11-20 2006-06-13 Asia Vital Components Co., Ltd. Heat-dissipating fan device
US20060051203A1 (en) 2004-09-09 2006-03-09 Sen-Yung Lee High volume fan device for removing heat from heat sources
US7351031B2 (en) 2004-11-01 2008-04-01 Sunonwealth Electric Machine Industry Co., Ltd. Centrifugal blower
US7887290B2 (en) 2005-01-27 2011-02-15 Delta Electronics Inc. Blower
JP2009509733A (ja) * 2005-10-01 2009-03-12 カール・フロイデンベルク・カーゲー フィルタ装置
US7833816B2 (en) 2005-12-07 2010-11-16 Intel Corporation Forming a thin film thermoelectric cooler and structures formed thereby
US7883813B2 (en) * 2006-04-03 2011-02-08 Bloom Energy Corporation Fuel cell system ventilation scheme
KR100844437B1 (ko) 2006-06-05 2008-07-07 잘만테크 주식회사 노트북컴퓨터 쿨러
US7802617B2 (en) 2006-07-14 2010-09-28 Fu Zhun Precision Industry (Shen Zhen) Co., Ltd. Heat dissipation apparatus
US7744341B2 (en) 2006-12-22 2010-06-29 Fu Zhun Precision Industry (Shen Zhen) Co., Ltd. Thermal module with centrifugal blower and electronic assembly incorporating the same
TWI321616B (en) 2007-03-27 2010-03-11 Coretronic Corp Centrifugal blower
US7695355B2 (en) 2007-07-16 2010-04-13 Hamilton Sundstrand Corporation Integrated housing for fan and alternate flow check valve
US7943260B2 (en) 2007-07-31 2011-05-17 Ford Motor Company System and method for recirculating unused fuel in fuel cell application
CN101600321B (zh) 2008-06-04 2011-12-28 富准精密工业(深圳)有限公司 散热风扇及采用该散热风扇的电子装置
CN101841994B (zh) 2009-03-21 2013-06-12 富瑞精密组件（昆山）有限公司 便携式电子装置及其可插式散热装置
CN105749394B (zh) * 2009-08-11 2018-12-04 瑞思迈发动机及马达技术股份有限公司 单级轴对称鼓风机和便携式通风机
JP6807310B2 (ja) 2014-12-01 2021-01-06 インテグリス・インコーポレーテッド 基板収納容器の弁アセンブリ
WO2016148681A1 (en) 2015-03-16 2016-09-22 WATT Fuel Cell Corp Centrifugal blower system with internal gas mixing and gas phase chemical reactor incorporating same
US10622654B2 (en) 2015-06-24 2020-04-14 Rochester Insitute of Technology Apparatus, system and method for compact mobile fuel cell system
US10436207B2 (en) * 2015-07-28 2019-10-08 Acoustiflo, Ltd. Automatic fan inlet closure apparatus and methods
US10527047B2 (en) * 2017-01-25 2020-01-07 Energy Labs, Inc. Active stall prevention in centrifugal fans
US11708835B2 (en) 2017-09-13 2023-07-25 Watt Fuel Cell Corp. Air intake assembly for centrifugal blower system and fuel cell incorporating same

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5601112A (en) * 1994-10-04 1997-02-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Check valve
US20030168103A1 (en) * 2002-03-08 2003-09-11 David Onstenk Check valve
CN1853304A (zh) * 2003-06-25 2006-10-25 洁能氏公司 燃料电池中的电极被动覆盖
US20080113228A1 (en) * 2006-11-10 2008-05-15 Whyatt Greg A Method and apparatus for improving water balance in fuel cell power unit
US20100239936A1 (en) * 2009-03-19 2010-09-23 Samsung Sdi Co., Ltd. Fuel cell system and method of operating the same
CN103732924A (zh) * 2011-06-24 2014-04-16 瓦特燃料电池公司 离心鼓风机系统以及包括离心鼓风机系统的燃料电池
US20140193734A1 (en) * 2013-01-04 2014-07-10 Lilliputian Systems, Inc. Fuel Cell System Having a Pump and Related Method
EP2963725A1 (en) * 2014-06-30 2016-01-06 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Fuel cell system
CN106784923A (zh) * 2017-03-27 2017-05-31 上海重塑能源科技有限公司 燃料电池供气系统

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