CN113178597B - 一种以氢能源作为驱动的燃料电池的固定结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃料电池技术领域，公开了一种以氢能源作为驱动的燃料电池及其固定结构，包括与燃料电池进气口连通的加湿系统，加湿系统包括本体，本体的一侧开有进气口，本体的另一侧开有出气口；本体内固定有文氏管，文氏管包括收缩段和扩散段，收缩段与扩散段之间连通有喉管段，喉管段上开有若干负压孔，本体上套设有容纳箱，容纳箱内设置有空腔，本体上开有与空腔连通的气孔；容纳箱上固定连接有单向阀，空腔内固定有超声波振动器，容纳箱上固定有与超声波振动器电连接的蓄电池组。本发明结构简单，设计加湿系统对进入燃料电池的气体进行湿润，提高湿润效果。

Description

一种以氢能源作为驱动的燃料电池的固定结构

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种以氢能源作为驱动的燃料电池及其固定结构。

背景技术

燃料电池是一种零排放污染、高转换效率、低噪声的能量转换装置。它的主要组成部件包括：膜电极、双极板、集流板、端板，其中膜电极为其核心部件。燃料电池中包括三大管路系统分别为空气进气系统、冷却系统、供氢系统。燃料电池系统正常工作时，通常采用空压机将空气增压压缩后，送入空气进气系统。

现有技术中，经过空压机压缩后的空气温度可达120℃左右，过高的温度可能导致系统故障，甚至损坏燃料电池的电堆。送入电堆的空气必须保持在60-70℃的湿润空气，电堆才能正常稳定的运行，所以必须对送入电堆的空气进行冷却和加湿。

例如专利CN210467989 U中，独立布置的中冷器和加湿器，需要很多管路去相互连接，并且布置复杂、占用空间，造成管道流阻增大，增加系统风险。

例如中国实用新型专利公告号为CN202792334U公开了一种气体加湿系统，包括加湿装置，加湿装置包括第一容器、第二容器、喷淋头和循环泵，第一容器设置为筒状，循环泵从第一容器的底端将第一容器内的加湿液泵入第二容器中，并通过第二容器加热后将加湿液回流至第一容器内的喷淋头中喷出；空气从第一容器的下端进入第一容器中，出气口设置于第一容器的上端；空气进入加湿装置后先通过鼓泡的方式通过第一容器内的加湿液，再通过喷淋的方式进行进一步加湿，使气体得到充分的湿润。

发明内容

本发明意在提供一种以氢能源作为驱动的燃料电池及其固定结构，以对进入燃料电池的空气进行加湿。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种以氢能源作为驱动的燃料电池，包括与燃料电池进气口连通的加湿系统，加湿系统包括本体，本体的一侧开有进气口，本体的另一侧开有出气口；

本体内固定有文氏管，文氏管包括收缩段和扩散段，收缩段与扩散段之间连通有喉管段，喉管段上开有若干负压孔，本体上套设有容纳箱，容纳箱内设置有空腔，本体上开有与空腔连通的气孔；

容纳箱上固定连接有单向阀，空腔内固定有超声波振动器，容纳箱上固定有与超声波振动器电连接的蓄电池组。

本方案的原理及优点是：(1)通过蓄电池组向超声波振动器供电，并且超声波振动器工作时高频震荡1.7MHZ频率，将水雾化为1-5微米的超微粒子，与空气结合形成一定的湿润空气并且流向本体内。本方案中采用超声波振动器起到加湿功能作用，加湿强度大，加湿均匀，加湿效率高；节能、省电，耗电仅为电热加湿器的1/10至1/15；使用寿命长。

(2)干燥的且冷却的压缩空气通过进气口进入至收缩段内，然后通过喉管段和扩散段从出气口排出，由于空气流速的改变，在喉管段会形成一定的负压(伯努利原理)，在负压的作用下，湿润空气与干燥的压缩空气均匀混合，进而从出气口喷出，以喷出的方式使得压缩空气与湿润空气充分混合，提高加湿效果，使得进入燃料电池的空气具有一定的湿度。

优选的，作为一种改进，喉管段内固定有增湿结构，增湿结构包括固定在喉管段两侧的支撑环，两支撑环之间固定有若干沿支撑环径向均布的纤维膜。

有益效果：在超声波振动器的作用下将水雾化为1-5微米的超微粒子，超微粒子附着在纤维膜上，压缩空气经过纤维膜上时，以将超微粒子带走，以达到湿润压缩空气的目的，提高压缩空气的湿润效果。

优选的，作为一种改进，纤维膜呈波浪形。

有益效果：呈波浪形的纤维膜，增大了纤维膜与超微粒子的接触面积。

优选的，作为一种改进，进气口内固定有第一电磁阀，出气口内固定有第二电磁阀，还包括用于控制第一电磁阀和第二电磁阀开度的控制器。

有益效果：控制器可以控制第一电磁阀和第二电磁阀的开度，以调节进入本体的压缩空气量或调节排出本体的压缩空气量。

优选的，作为一种改进，包括主固定座，主固定座上开有凹槽，本体位于凹槽内，本体的两侧开有转动槽，凹槽的侧壁上设置有与转动槽滑动配合的转动轮，凹槽上开有与单向阀连通的进水口。

有益效果：主固定座通过凹槽对本体进行支撑，并且本体通过转动槽和转动的配合使得本体能够转动，以调节角度，以使得单向阀能够与进水口对准，便于向空腔内送水。

优选的，作为一种改进，包括固定在主固定座上的副固定座，副固定座上设置有固定板，固定板与副固定座之间设置有支撑轴，支撑轴与固定板竖向滑动配合。

有益效果：副固定座用于固定燃料电池，具体为：将固定板沿支撑轴向下滑动，以利用固定板将燃料电池压紧，进而避免燃料电池因不同工况发生位置便宜，并且利用副固定座和固定板对燃料电池形成外壳保护。

优选的，作为一种改进，固定板的下方设置有压板，压板的底部固定有弹性材料，压板与支撑轴竖向滑动配合，压板与固定板之间设置有若干弹性件。

有益效果：在燃料电池受到冲击时，压板和弹性件配合，以对燃料电池进行缓冲，提高燃料电池的安全性。同时，压板的底部设置有弹性材料，通过弹性材料对燃料电池进行进一步保护。

优选的，作为一种改进，副固定座上开有定位槽。

有益效果：通过定位槽对燃料电池进行定位，便于燃料电池安装，并且定位槽将燃料电池部分包裹，进一步提高燃料电池的安全性。

优选的，作为一种改进，定位槽的下方设置有与出气口连通的支管。

有益效果：从出气口排出的气体会经过支管，支管对燃料电池进行降温。

优选的，作为一种改进，支管与空腔连通。

有益效果：对燃料电池冷却后的气体进入至空腔内，以进行一定的循环。

附图说明

图1为本发明实施例一的加湿系统的结构示意图。

图2为本发明实施例二的加湿结构的结构示意图。

图3为本发明实施例二的加湿结构的左视图。

图4为本发明实施例三的固定结构的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：本体11、容纳箱12、蓄电池组13、空腔14、气孔15、文氏管16、进气口17、负压孔18、单向阀19、超声波振动器21、支撑环22、纤维膜221、出气口23、转动槽24、转动轮25、连通口26、主固定座31、副固定座32、支管33、凹槽34、支撑轴35、第二电磁阀36、压板37、弹簧38、固定板39、螺母40。

实施例一

基本如图1所示：一种以氢能源作为驱动的燃料电池，包括与燃料电池连通的加湿系统，加湿系统包括本体11，本体11的一侧开有进气口17，进气口17内螺钉固定有第一电磁阀(图中未示出)，本体11的另一侧开有出气口23，出气口23内螺钉固定有第二电磁阀36(图中未示出)，还包括控制器，控制器与第一电磁阀和第二电磁阀36电连接，控制器用于控制第一电磁阀和第二电磁阀36的开度，进而调节通过第一电磁阀和第二电磁阀36的气体量。

本体11上套设有容纳箱12，容纳箱12与本体11螺栓固定连接，容纳箱12内开有空腔14，本体11上开有与空腔14连通的气孔15，本体11上螺钉固定有与外部连通的单向阀19，单向阀19与空腔14连通，外部的水通过单向阀19进入至空腔14内。空腔14内的底部螺钉固定有超声波振动器21，容纳箱12上部螺栓固定有蓄电池组13，蓄电池组13与控制器电连接，超声波振动器21与控制器电连接。

本体11内螺钉固定有文氏管16，文氏管16包括收缩段和扩散段，收缩段与第一电磁阀连通，扩散段与第二电磁阀36连通，收缩段与扩散段之间连通有喉管段，喉管段上开有若干负压孔18，负压孔18与气孔15连通。

具体实施过程如下：

通过单向阀19向空腔14内送入水，由于重力的作用下水会与超声波振动器21接触，控制器控制蓄电池组13向超声波振动器21供电，并启动超声波振动器21，超声波振动器21会将水雾化。

当需要向燃料电池送入湿润的气体时，通过现有设备通过进气口17向收缩段送入干燥的压缩空气，空气通过喉管段并从扩散段喷出，喉管段会形成负压，在负压的作用下雾化的水会通过负压孔18和气孔15进入至喉管段内，雾化的水与压缩空气发生混合，并从扩散段喷出至出气口23，再从出气口23送入至燃料电池内。

本实施例中，所需要控制进气量和出气量时，操作人员可以通过控制器以控制第一电磁阀和第二电磁阀36的开度，进而调控进气量和出气量。

实施例二：

实施例二与实施例一的不同之处在于，如附图2和附图3所示，喉管段内的两侧均螺钉固定有支撑环22，两支撑环22之间设置有若干沿支撑环22径向均布的若干纤维膜221，本实施例中纤维膜221呈波浪形。

具体实施过程如下：

超声波振动器21将水雾化后，雾化后的水可以通过气孔15和负压孔18进入至喉管段内并且附着在纤维膜221上，当压缩空气流过纤维膜221时，压缩空气被湿润，提高压缩空气的湿润效果。由于纤维膜221呈波浪形可增大与雾化水的接触面积，同时也能增大与压缩空气的接触面积，提高压缩空气的湿润效果。当然，在负压的作用下，也能提高雾化水进入喉管段的量，如此从两个方向提高压缩空气的湿润效果。

实施例三：

基本如附图4所示，提供一种以氢能源作为驱动的燃料电池的固定结构，包括主固定座31和副固定座32，本实施例中主固定座31上开有凹槽34，可以将容纳箱12放置于凹槽34内，凹槽34的两侧壁上转动连接有转动轮25，本体11上的两侧均开有转动槽24，转动轮25伸入至转动槽24内并且转动轮25与转动槽24滑动配合。主固定座31上开有进水口，进水口与单向阀19连通。本实施例中，通过转动轮25和转动槽24的配合，以使得本体11整体转动，进而本体11转动至一定位置后，进水口与单向阀19对其，使得进水口和单向阀19连通，如此，便于将水送入至空腔14内。

副固定座32的上方设置有固定板39，固定板39与副固定座32之间设置有若干支撑轴35，支撑轴35的上部与固定板39竖向滑动连接，支撑轴35贯穿固定板39，支撑轴35上端螺纹连接有螺母40，支撑轴35的下端与副固定座32固定连接。固定板39的下方设置有压板37，压板37与支撑轴35竖向滑动连接，压板37与固定板39之间设置有若干弹性件，本实施例中弹性件为弹簧38，弹簧38的一端固定在固定板39上，弹簧38的另一端固定在压板37上，压板37的下部固定有弹性材料，如：海绵材料，副固定座32上开有定位槽。本实施例中，燃料电池放置于定位槽内，然后向下滑动固定板39，固定板39带着压板37向下滑动以将燃料电池抵紧，然后再利用螺母40将固定板39锁紧。当燃料电池受到一定的振动时，弹性材料和弹簧38的作用下进行缓冲，提高燃料电池的安全性，同时，本实施例形成对燃料电池的保护壳，以对燃料电池进行保护。

如附图4所示，副固定座32上设置有支管33，支管33与出气口23连通，支管33与空腔14连通。湿润后的压缩空气部分进入至燃料电池内，部分流向支管33，进入支管33的气体流经燃料电池，带走部分燃料电池的热，以达到对燃料电池进行一定散热的效果。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种以氢能源作为驱动的燃料电池的固定结构，其特征在于：包括与燃料电池进气口连通的加湿系统，加湿系统包括本体，本体的一侧开有进气口，本体的另一侧开有出气口；

本体内固定有文氏管，文氏管包括收缩段和扩散段，收缩段与扩散段之间连通有喉管段，喉管段上开有若干负压孔，本体上套设有容纳箱，容纳箱内设置有空腔，本体上开有与空腔连通的气孔；

容纳箱上固定连接有单向阀，空腔内固定有超声波振动器，容纳箱上固定有与超声波振动器电连接的蓄电池组。

2.根据权利要求1所述的一种以氢能源作为驱动的燃料电池的固定结构，其特征在于：喉管段内固定有增湿结构，增湿结构包括固定在喉管段两侧的支撑环，两支撑环之间固定有若干沿支撑环径向均布的纤维膜。

3.根据权利要求2所述的一种以氢能源作为驱动的燃料电池的固定结构，其特征在于：纤维膜呈波浪形。

4.根据权利要求3所述的一种以氢能源作为驱动的燃料电池的固定结构，其特征在于：进气口内固定有第一电磁阀，出气口内固定有第二电磁阀，还包括用于控制第一电磁阀和第二电磁阀开度的控制器。

5.根据权利要求4所述的一种以氢能源作为驱动的燃料电池的固定结构，其特征在于：包括主固定座，主固定座上开有凹槽，本体位于凹槽内，本体的两侧开有转动槽，凹槽的侧壁上设置有与转动槽滑动配合的转动轮，凹槽上开有与单向阀连通的进水口。

6.根据权利要求5所述的一种以氢能源作为驱动的燃料电池的固定结构，其特征在于：包括固定在主固定座上的副固定座，副固定座上设置有固定板，固定板与副固定座之间设置有支撑轴，支撑轴与固定板竖向滑动配合。

7.根据权利要求6所述的一种以氢能源作为驱动的燃料电池的固定结构，其特征在于：固定板的下方设置有压板，压板的底部固定有弹性材料，压板与支撑轴竖向滑动配合，压板与固定板之间设置有若干弹性件。

8.根据权利要求7所述的一种以氢能源作为驱动的燃料电池的固定结构，其特征在于：副固定座上开有定位槽。

9.根据权利要求8所述的一种以氢能源作为驱动的燃料电池的固定结构，其特征在于：定位槽的下方设置有与出气口连通的支管。

10.根据权利要求9所述的一种以氢能源作为驱动的燃料电池的固定结构，其特征在于：支管与空腔连通。

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