CN112713282A - 一种生产高效的氢燃料电池外包装壳 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生产高效的氢燃料电池外包装壳，涉及氢燃料电池技术领域，为解决随着温度低变化会逐渐改变电池内部的工作环境，环境的变化导致氢气与氧气之间的反应出现波动，固定的进气量会导致氢气利用不彻底或浪费过度，降低了电池的供能性能，电能的生产效率不高的问题。所述外包装壳体的内部设置有质子交换膜，所述质子交换膜的两侧均设置有阳极板和阴极板，所述质子交换膜与阳极板和阴极板之间均设置有催化剂，所述阳极板与阴极板之间设置有连通石墨导棒，所述阳极板和阴极板的一侧均设置有扩散碳板，所述外包装壳体的两侧均设置有氢气储气罐和氧气储气罐，所述氧气储气罐的下方设置有电解水箱。

Description

一种生产高效的氢燃料电池外包装壳
技术领域
本发明涉及氢燃料电池技术领域，具体为一种生产高效的氢燃料电池外包装壳。
背景技术
燃料电池是一种发电装置，但不像一般非充电电池一样用完就丢弃，也不像充电电池一样，用完须继续充电，燃料电池正如其名，是继续添加燃料以维持其电力，所需的燃料是“氢”，其之所以被归类为新能源。氢燃料电池是使用氢这种化学元素，制造成储存能量的电池。其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。
目前，氢燃料电池在使用过程中产生热量，随着温度低变化会逐渐改变电池内部的工作环境，环境的变化导致氢气与氧气之间的反应出现波动，固定的进气量会导致氢气利用不彻底或浪费过度，降低了电池的供能性能，电能的生产效率不高，不能满足使用需求。因此市场上急需一种生产高效的氢燃料电池外包装壳来解决这些问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生产高效的氢燃料电池外包装壳，以解决上述背景技术中提出随着温度低变化会逐渐改变电池内部的工作环境，环境的变化导致氢气与氧气之间的反应出现波动，固定的进气量会导致氢气利用不彻底或浪费过度，降低了电池的供能性能，电能的生产效率不高的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种生产高效的氢燃料电池外包装壳，包括外包装壳体，所述外包装壳体的内部设置有质子交换膜，且质子交换膜与外包装壳体通过螺钉连接，所述质子交换膜的两侧均设置有阳极板和阴极板，所述质子交换膜与阳极板和阴极板之间均设置有催化剂，且催化剂与质子交换膜、阳极板和阴极板相贴合，所述阳极板与阴极板之间设置有连通石墨导棒，且连通石墨导棒与阳极板和阴极板电性连接，所述阳极板和阴极板的一侧均设置有扩散碳板，且扩散碳板与外包装壳体的内壁贴合连接，所述外包装壳体的下方设置有输出电极，输出电极设置有两个，且输出电极与外包装壳体设置为一体结构，所述输出电极与阳极板和阴极板电性连接，所述外包装壳体的两侧均设置有氢气储气罐和氧气储气罐，所述氧气储气罐的下方设置有电解水箱，且氢气储气罐、氧气储气罐和电解水箱均与外包装壳体通过螺钉连接。
优选的，所述外包装壳体的侧端壁上设置有散热槽，散热槽设置有两个，且两个散热槽设置在外包装壳体的两侧，两个所述散热槽的内部均设置有散热风扇，且散热风扇与外包装壳体通过螺钉连接，所述散热风扇的一侧设置有集热板，且集热板与外包装壳体贴合连接，所述散热风扇的另一侧设置有防尘滤网，且防尘滤网与散热槽的内壁贴合连接。
优选的，所述质子交换膜与外包装壳体之间设置有密封圈，且密封圈与质子交换膜和外包装壳体均贴合连接，所述扩散碳板的侧端上设置有导流槽，导流槽设置有若干个，且导流槽在扩散碳板上依次设置，所述导流槽与扩散碳板冲压为一体结构。
优选的，所述氢气储气罐的上方设置有第一空压泵，且第一空压泵与氢气储气罐通过螺钉连接，所述第一空压泵的两端均设置有氢气加气管，且氢气加气管的一端分别延伸至氢气储气罐和扩散碳板的内部，所述氢气加气管的外部设置有第一电磁阀，且第一电磁阀与氢气加气管设置为一体结构。
优选的，所述氧气储气罐的上方设置有第二空压泵，且第二空压泵与氧气储气罐通过螺钉连接，所述第二空压泵的两端均设置有氧气加气管，且氧气加气管的一端分别延伸至氧气储气罐和扩散碳板的内部，所述氧气加气管的外部设置有第二电磁阀，且第二电磁阀与氧气加气管设置为一体结构。
优选的，所述氢气储气罐的下方设置有回流管，且回流管的两端分别延伸至氢气储气罐和外包装壳体的内部，所述回流管的一端设置在阳极板的一侧，所述回流管的外部设置有逆流阀和浓度传感器，且逆流阀和浓度传感器均与回流管设置为一体结构，所述回流管与外包装壳体和氢气储气罐均密封连接。
优选的，所述氢气储气罐和氧气储气罐的一侧分别设置有第一气压传感器和第二气压传感器，且第一气压传感器和第二气压传感器的一端分别贯穿氢气储气罐和氧气储气罐并延伸至氢气储气罐和氧气储气罐的内部，所述第一气压传感器和第二气压传感器分别与氢气储气罐和氧气储气罐密封连接。
优选的，所述电解水箱的一侧设置有水泵，且水泵与外包装壳体通过螺钉连接，所述水泵的两端分别设置有排水管，且排水管的一端分别延伸至外包装壳体和电解水箱的内部，所述排水管的一端设置在阴极板的一侧，且排水管与外包装壳体和电解水箱均密封连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.该发明通过回流管、浓度传感器、逆流阀、第一电磁阀和第二电磁阀的设置，回流管可以将为反应的氢气回流到氢气储气罐中，逆流阀则能避免氢气逆流，减少氢气的浪费，浓度传感器可以对回流管中氢气的浓度进行检测，从而知晓反应状况，第一电磁阀和第二电磁阀可以调控氢气和氧气的注入量，从而在不同环境下使得氢气和氧气均处于充足状态。解决了氢气和氧气浓度不足，造成燃料浪费，电池供电性能下降的问题。
2.该发明通过集热板、散热风扇和防尘滤网的设置，借助集热板可以将壳体上的热量吸收，在其周围形成一个高温区域，散热风扇加快的空气流动，随着空气的流动可以将集热板上吸收的热量释放，从而实现散热的效果，防尘滤网可以避免外界灰尘吸附到散热风扇上，对散热风扇起到保护的作用。解决了电池工作产生的热量释放效率不佳，电池内部的温度较高，不利于电池进行正常供电的问题。
3.该发明通过密封圈、导流槽和水泵的设置，密封圈可以增加质子交换膜与壳体之间连接的密封性，将氢气和氧气隔离，从而避免气体泄漏，导流槽增加了接触面积，从而使得气体扩散更加均匀，提高了反应效率，反应更加彻底，水泵可以将产物液态水抽取注入到电解水箱中，避免液态水长时间残留在壳体的内部，可以降低液态水对阴极板的浸泡腐蚀，提高了使用寿命。解决了接触面积不够，反应效率受限，供电性能不佳的问题。
4.该发明通过气压传感器的设置，借助气压传感器可以对氢气储气罐和氧气储气罐内部的气压大小进行检测，从而间接的判断出储气罐内部的储气量，可以在储气量不足时及时知晓，确保了电池可以持续进行工作。解决了储气罐内部的储气量不足时使得电池供电性能下降的问题。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的主视图；
图3为本发明的横截面图；
图4为本发明的图1的A区局部放大图；
图5为本发明的图1的B区局部放大图。
图中：1、外包装壳体；2、质子交换膜；3、催化剂；4、连通石墨导棒；5、密封圈；6、阳极板；7、阴极板；8、输出电极；9、氢气储气罐；10、氧气储气罐；11、第一空压泵；12、第二空压泵；13、氢气加气管；14、第一电磁阀；15、氧气加气管；16、第二电磁阀；17、第一气压传感器；18、第二气压传感器；19、电解水箱；20、扩散碳板；21、回流管；22、逆流阀；23、散热槽；24、散热风扇；25、防尘滤网；26、集热板；27、导流槽；28、浓度传感器；29、水泵；30、排水管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
请参阅图1-5，本发明提供的一种实施例：一种生产高效的氢燃料电池外包装壳，包括外包装壳体1，外包装壳体1的内部设置有质子交换膜2，且质子交换膜2与外包装壳体1通过螺钉连接，质子交换膜2可以进行阴阳离子流通，质子交换膜2的两侧均设置有阳极板6和阴极板7，质子交换膜2与阳极板6和阴极板7之间均设置有催化剂3，且催化剂3与质子交换膜2、阳极板6和阴极板7相贴合，催化剂3可以加快反应，阳极板6与阴极板7之间设置有连通石墨导棒4，且连通石墨导棒4与阳极板6和阴极板7电性连接，阳极板6和阴极板7的一侧均设置有扩散碳板20，且扩散碳板20与外包装壳体1的内壁贴合连接，扩散碳板20可以使得气体快速扩散，外包装壳体1的下方设置有输出电极8，输出电极8设置有两个，且输出电极8与外包装壳体1设置为一体结构，输出电极8与阳极板6和阴极板7电性连接，外包装壳体1的两侧均设置有氢气储气罐9和氧气储气罐10，氧气储气罐10的下方设置有电解水箱19，且氢气储气罐9、氧气储气罐10和电解水箱19均与外包装壳体1通过螺钉连接，电解水箱19可以将反应产物液态水收集。
进一步，外包装壳体1的侧端壁上设置有散热槽23，散热槽23设置有两个，且两个散热槽23设置在外包装壳体1的两侧，两个散热槽23的内部均设置有散热风扇24，且散热风扇24与外包装壳体1通过螺钉连接，散热风扇24的一侧设置有集热板26，且集热板26与外包装壳体1贴合连接，散热风扇24的另一侧设置有防尘滤网25，且防尘滤网25与散热槽23的内壁贴合连接。通过散热风扇24加快空气流动，加快的热量的疏导效率，防尘滤网25可以避免外界灰尘吸附到散热风扇24上，而集热板26可以快速的将壳体上的热量吸收集中，扩大散热风扇24两侧的温差，间接的提高了散热风扇24散热效果。
进一步，质子交换膜2与外包装壳体1之间设置有密封圈5，且密封圈5与质子交换膜2和外包装壳体1均贴合连接，扩散碳板20的侧端上设置有导流槽27，导流槽27设置有若干个，且导流槽27在扩散碳板20上依次设置，导流槽27与扩散碳板20冲压为一体结构。通过密封圈5可以增加密封性，将氢气和氧气隔离，避免内部气体的泄漏，导流槽27增加了接触面积，从而可以提高反应效果。
进一步，氢气储气罐9的上方设置有第一空压泵11，且第一空压泵11与氢气储气罐9通过螺钉连接，第一空压泵11的两端均设置有氢气加气管13，且氢气加气管13的一端分别延伸至氢气储气罐9和扩散碳板20的内部，氢气加气管13的外部设置有第一电磁阀14，且第一电磁阀14与氢气加气管13设置为一体结构。通过第一空压泵11可以将氢气抽取并注入到扩散碳板20中，而第一电磁阀14则能调控氢气加气管13的流量大小。
进一步，氧气储气罐10的上方设置有第二空压泵12，且第二空压泵12与氧气储气罐10通过螺钉连接，第二空压泵12的两端均设置有氧气加气管15，且氧气加气管15的一端分别延伸至氧气储气罐10和扩散碳板20的内部，氧气加气管15的外部设置有第二电磁阀16，且第二电磁阀16与氧气加气管15设置为一体结构。通过第二空压泵12可以将氧气抽取并注入到扩散碳板20中，而第二电磁阀16则能调控氧气加气管15的流量大小。
进一步，氢气储气罐9的下方设置有回流管21，且回流管21的两端分别延伸至氢气储气罐9和外包装壳体1的内部，回流管21的一端设置在阳极板6的一侧，回流管21的外部设置有逆流阀22和浓度传感器28，且逆流阀22和浓度传感器28均与回流管21设置为一体结构，回流管21与外包装壳体1和氢气储气罐9均密封连接。通过回流管21可以将为反应的氢气回流到氢气储气罐9中，逆流阀22可以防止氢气通过回流管21注入到壳体的内部，浓度传感器28可以对回流管21中氢气的浓度进行检测，从而间接的判断出反应程度，避免氢气浓度过大存在爆炸隐患。
进一步，氢气储气罐9和氧气储气罐10的一侧分别设置有第一气压传感器17和第二气压传感器18，且第一气压传感器17和第二气压传感器18的一端分别贯穿氢气储气罐9和氧气储气罐10并延伸至氢气储气罐9和氧气储气罐10的内部，第一气压传感器17和第二气压传感器18分别与氢气储气罐9和氧气储气罐10密封连接。通过第一气压传感器17和第二气压传感器18分别对氢气储气罐9和氧气储气罐10内部的气压大小进行检测，从而判断出氢气储气罐9和氧气储气罐10内部储气量，避免储气量不足影响使用。
进一步，电解水箱19的一侧设置有水泵29，且水泵29与外包装壳体1通过螺钉连接，水泵29的两端分别设置有排水管30，且排水管30的一端分别延伸至外包装壳体1和电解水箱19的内部，排水管30的一端设置在阴极板7的一侧，且排水管30与外包装壳体1和电解水箱19均密封连接。通过水泵29可以将反应产物液态水导入到电解水箱19中，避免液态水长时间残留在壳体的内部，间接的对阴极板7起到保护的作用。
工作原理：使用时，将氢气和氧气注入到氢气储气罐9和氧气储气罐10中，打开第一电磁阀14和第二电磁阀16，开启第一空压泵11和第二空压泵12可以将储存的氢气和氧气抽取注入到壳体的内部，氢气通过阳极板6向外扩散和催化剂3和质子交换膜2发生反应后，放出电子通过连通石墨导棒4到达阴极板7上，从而产生电能。回流管21可以将为反应的氢气回流到氢气储气罐9中，并借助浓度传感器28对回流管21中氢气的浓度进行检测，借助第一电磁阀14可以调控氢气的添加量大小，从而调控回流管21中氢气的浓度；开启水泵29可以将液态水产物导入到电解水箱19中，避免液态水堆积在壳体的内部浸泡俯视阴极板7，提高了使用寿命。开启散热风扇24加快的周围的空气流动，随着空气对流即可将热量携带转移，提高了热量疏导效率，防尘滤网25可以避免外界灰尘吸附到散热风扇24上，确保了散热风扇24工作稳定，集热板26可以将壳体上的热量快速吸收集中，在其周围形成高温区域，使得散热风扇24两侧的温差增加，间接的提高了散热风扇24的散热效果，可以控制电池内部的温度环境，确保了电池高效的产能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种生产高效的氢燃料电池外包装壳，包括外包装壳体（1），其特征在于：所述外包装壳体（1）的内部设置有质子交换膜（2），且质子交换膜（2）与外包装壳体（1）通过螺钉连接，所述质子交换膜（2）的两侧均设置有阳极板（6）和阴极板（7），所述质子交换膜（2）与阳极板（6）和阴极板（7）之间均设置有催化剂（3），且催化剂（3）与质子交换膜（2）、阳极板（6）和阴极板（7）相贴合，所述阳极板（6）与阴极板（7）之间设置有连通石墨导棒（4），且连通石墨导棒（4）与阳极板（6）和阴极板（7）电性连接，所述阳极板（6）和阴极板（7）的一侧均设置有扩散碳板（20），且扩散碳板（20）与外包装壳体（1）的内壁贴合连接，所述外包装壳体（1）的下方设置有输出电极（8），输出电极（8）设置有两个，且输出电极（8）与外包装壳体（1）设置为一体结构，所述输出电极（8）与阳极板（6）和阴极板（7）电性连接，所述外包装壳体（1）的两侧均设置有氢气储气罐（9）和氧气储气罐（10），所述氧气储气罐（10）的下方设置有电解水箱（19），且氢气储气罐（9）、氧气储气罐（10）和电解水箱（19）均与外包装壳体（1）通过螺钉连接。
2.根据权利要求1所述的一种生产高效的氢燃料电池外包装壳，其特征在于：所述外包装壳体（1）的侧端壁上设置有散热槽（23），散热槽（23）设置有两个，且两个散热槽（23）设置在外包装壳体（1）的两侧，两个所述散热槽（23）的内部均设置有散热风扇（24），且散热风扇（24）与外包装壳体（1）通过螺钉连接，所述散热风扇（24）的一侧设置有集热板（26），且集热板（26）与外包装壳体（1）贴合连接，所述散热风扇（24）的另一侧设置有防尘滤网（25），且防尘滤网（25）与散热槽（23）的内壁贴合连接。
3.根据权利要求1所述的一种生产高效的氢燃料电池外包装壳，其特征在于：所述质子交换膜（2）与外包装壳体（1）之间设置有密封圈（5），且密封圈（5）与质子交换膜（2）和外包装壳体（1）均贴合连接，所述扩散碳板（20）的侧端上设置有导流槽（27），导流槽（27）设置有若干个，且导流槽（27）在扩散碳板（20）上依次设置，所述导流槽（27）与扩散碳板（20）冲压为一体结构。
4.根据权利要求1所述的一种生产高效的氢燃料电池外包装壳，其特征在于：所述氢气储气罐（9）的上方设置有第一空压泵（11），且第一空压泵（11）与氢气储气罐（9）通过螺钉连接，所述第一空压泵（11）的两端均设置有氢气加气管（13），且氢气加气管（13）的一端分别延伸至氢气储气罐（9）和扩散碳板（20）的内部，所述氢气加气管（13）的外部设置有第一电磁阀（14），且第一电磁阀（14）与氢气加气管（13）设置为一体结构。
5.根据权利要求1所述的一种生产高效的氢燃料电池外包装壳，其特征在于：所述氧气储气罐（10）的上方设置有第二空压泵（12），且第二空压泵（12）与氧气储气罐（10）通过螺钉连接，所述第二空压泵（12）的两端均设置有氧气加气管（15），且氧气加气管（15）的一端分别延伸至氧气储气罐（10）和扩散碳板（20）的内部，所述氧气加气管（15）的外部设置有第二电磁阀（16），且第二电磁阀（16）与氧气加气管（15）设置为一体结构。
6.根据权利要求4所述的一种生产高效的氢燃料电池外包装壳，其特征在于：所述氢气储气罐（9）的下方设置有回流管（21），且回流管（21）的两端分别延伸至氢气储气罐（9）和外包装壳体（1）的内部，所述回流管（21）的一端设置在阳极板（6）的一侧，所述回流管（21）的外部设置有逆流阀（22）和浓度传感器（28），且逆流阀（22）和浓度传感器（28）均与回流管（21）设置为一体结构，所述回流管（21）与外包装壳体（1）和氢气储气罐（9）均密封连接。
7.根据权利要求1所述的一种生产高效的氢燃料电池外包装壳，其特征在于：所述氢气储气罐（9）和氧气储气罐（10）的一侧分别设置有第一气压传感器（17）和第二气压传感器（18），且第一气压传感器（17）和第二气压传感器（18）的一端分别贯穿氢气储气罐（9）和氧气储气罐（10）并延伸至氢气储气罐（9）和氧气储气罐（10）的内部，所述第一气压传感器（17）和第二气压传感器（18）分别与氢气储气罐（9）和氧气储气罐（10）密封连接。
8.根据权利要求1所述的一种生产高效的氢燃料电池外包装壳，其特征在于：所述电解水箱（19）的一侧设置有水泵（29），且水泵（29）与外包装壳体（1）通过螺钉连接，所述水泵（29）的两端分别设置有排水管（30），且排水管（30）的一端分别延伸至外包装壳体（1）和电解水箱（19）的内部，所述排水管（30）的一端设置在阴极板（7）的一侧，且排水管（30）与外包装壳体（1）和电解水箱（19）均密封连接。
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