CN113540545B - 燃料电池电堆封装箱和燃料电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃料电池电堆封装箱和燃料电池，燃料电池电堆封装箱包括箱体、进气组件、吹扫构件和真空发生器；箱体的两端分别设有与箱体内部空间相连通的进气孔和排气孔，进气组件通过进气孔与吹扫构件相连通，排气孔与真空发生器相连通；箱体包括底板，吹扫构件包括设置于底板上的本体，本体内部具有导风通道；本体包括第一延伸段、第二延伸段以及第三延伸段，第一延伸段的端面和第二延伸段的端面分别设有第一风刀口，第一延伸段、第二延伸段和第三延伸段分别具有从底板向围板延伸的弧形侧壁，弧形侧壁上设有多个从底板向围板延伸的第二风刀口，多个第二风刀口沿本体延伸方向分布。本发明能够有效去除封装箱内的水汽。

Description

燃料电池电堆封装箱和燃料电池

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，更具体地，涉及一种燃料电池电堆封装箱和燃料电池。

背景技术

燃料电池电堆封装箱内封装有电堆，封装箱底部设有垫板，电堆安装于垫板上，垫板的侧面以及电堆的前、后、左、右、上方的空间均易留存水汽凝露，会导致电堆的绝缘阻值降低，以及引发一系列不安全事故，因此，需要对封装箱内部进行吹扫，减少水汽在电堆封装箱内部进行凝露或积水。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种具有吹扫功能的燃料电池电堆封装箱和燃料电池，以去除封装箱内的水汽。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种燃料电池电堆封装箱，包括箱体、进气组件、吹扫构件和真空发生器，所述吹扫构件设置于所述箱体内，所述进气组件和所述真空发生器均设置于所述箱体外；所述箱体的两端分别设有与所述箱体内部空间相连通的进气孔和排气孔，所述进气组件通过所述进气孔与所述吹扫构件相连通，所述排气孔与所述真空发生器相连通；

所述箱体包括底板，所述吹扫构件包括设置于所述底板上的本体，所述本体内部具有导风通道，所述导风通道通过所述进气孔与所述进气组件相连通；

所述本体包括依次相连接的第一延伸段、第三延伸段和第二延伸段，所述第一延伸段和所述第二延伸段分别沿所述底板的相对两边延伸，所述第三延伸段连接所述第一延伸段和所述第二延伸段且沿所述底板的一边延伸，所述第一延伸段的端面和所述第二延伸段的端面分别设有第一风刀口，所述第一延伸段、所述第二延伸段和所述第三延伸段分别具有从所述底板向所述围板延伸的弧形侧壁，所述弧形侧壁上设有从所述底板向所述围板延伸的多个第二风刀口，多个所述第二风刀口沿所述本体的延伸方向分布，所述第一风刀口和所述第二风刀口分别与所述导风通道相连通。

本发明还公开了一种燃料电池，包括上述的燃料电池电堆封装箱和封装于所述燃料电池电堆封装箱内的燃料电池电堆。

实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

本发明实施例通过设置从底板向围板延伸的第二风刀口，气流能够吹扫从底板到顶板的空间，加之第一延伸段、第二延伸段和第三延伸段形成包围结构，能够对燃料电池电堆的吹扫构件所在侧的空间（即进出堆管路所在空间）实现全方位吹扫，通过设置分别位于第一延伸段的端面和第二延伸段的端面的第一风刀口，能够对燃料电池电堆的两侧尤其靠近底板的死角进行吹扫，结合与排气孔相连通的真空发生器，利用文丘里管的原理，可以使吹扫后的混合气体被及时排出，同时有效的防止外部水汽进入箱体内部。因此，能够实现全方位无死角的吹扫，减少水汽在电堆封装箱内部进行凝露或积水。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1是本发明一具体实施例的燃料电池电堆封装箱的整体结构示意图。

图2是图1所示结构的另一视角的结构示意图。

图3是图1所示结构去掉一侧板后的结构示意图。

图4是图1所示结构去掉围板和顶板后的结构示意图。

图5是图4所示结构中的吹扫构件的部分结构示意图。

图6是图3所示结构中的集气板的结构示意图。

图7是图2所示结构中的真空发生器的结构示意图。

图8是对图1所示结构进行气流流动仿真得到的气流流动云图。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1~图4，本发明公开了一种燃料电池电堆200封装箱，包括箱体10、进气组件、吹扫构件40、引流管路和真空发生器70，吹扫构件40设置于箱体10内，进气组件、引流管路和真空发生器70均设置于箱体10外；进气组件用于向吹扫构件40提供气流，吹扫构件40用于吹扫气流，引流管路用于消除涡流。

参考图1、图2和图4，箱体10包括相对设置的底板11和顶板12以及连接底板11和顶板12的围板13，底板11、顶板12和围板13围成用于存储燃料电池电堆200的容纳腔，底板11上设置有垫板14，燃料电池电堆200设置于垫板14上，垫板14的侧面与围板13之间有间隙，燃料电池电堆200的各侧面与围板13之间也均有间隙，燃料电池的顶面与顶板12之间也有间隙，上述各间隙都易藏匿水汽，燃料电池电堆200具有相对的第一侧面和第二侧面，第一侧面安装有进、出燃料电池电堆200的进出堆管路201，第二侧面安装有电子监测设备202（CVM采集器），进出堆管路201多，分布密集，也易藏匿水汽。

参考图4和图5，箱体10的两端分别设有与容纳腔相连通的进气孔和排气孔，进气组件通过进气孔与吹扫构件40相连通，排气孔与真空发生器70相连通。吹扫构件40设置于进出堆管路201的一侧，排气孔设置于电子监测设备202的一侧，吹扫构件40包括设置于底板11上的本体41，本体41内部具有导风通道42，导风通道42通过进气孔与进气组件相连通，本体41包括分别沿底板11的相对两边延伸的第一延伸段411和第二延伸段412以及连接第一延伸段411和第二延伸段412的且沿底板11的一边延伸的第三延伸段413，第一延伸段411的端面和第二延伸段412的端面分别设有第一风刀口43，第一延伸段411、第二延伸段412和第三延伸段413分别具有从底板11向围板13延伸的弧形侧壁44，弧形侧壁44上设有多个从底板11向围板13延伸的第二风刀口45，多个第二风刀口45沿本体41延伸方向分布，第一风刀口43和第二风刀口45分别与导风通道42相连通；进气组件向吹扫构件40提供气流，气流经导风通道42分别由第一风刀口43和第二风刀口45喷出，从第一风刀口43喷出的气流向前方喷射，即主要吹扫垫板14两侧以及燃料电池电堆200的两侧，从第二风刀口45喷出的气流吹扫从箱体10底板11到顶板12的空间，即主要吹扫位于燃料电池电堆200一侧面的进出堆管线，真空发生器70工作，吹扫构件40吹扫后的混合气体通过排气孔排出，气流由吹扫构件40喷出，吹扫后的混合气体由燃料电池电堆200的吹扫构件40所在一侧的前端经过燃料电池电堆200的左侧、右侧、顶端以及后端从排气孔排出，构成气流的流动路径，气流流动带走箱体10内各间隙留存的水汽以及箱体10内泄漏的氢气等，保持箱体10内干燥。

本发明通过设置从底板11向围板13延伸的第二风刀口45，气流能够吹扫从底板11到顶板12的空间，加之第一延伸段411、第二延伸段412和第三延伸段413形成包围结构，能够对燃料电池电堆200的吹扫构件40所在侧的空间（即进出堆管路201所在空间）实现全方位吹扫，通过设置分别位于第一延伸段411的端面和第二延伸段412的端面的第一风刀口43，能够对燃料电池电堆200的两侧尤其靠近底板11的死角进行吹扫，因此，能够实现全方位无死角的吹扫，吹除效果更佳。另，与排气孔相连通的真空发生器70，利用文丘里管的原理，可以使吹扫后的混合气体被及时排出，同时有效的防止外部水汽进入箱体10内部。

在一具体实施例中，参考图5，第一延伸段411与三延伸段之间的拐角处的弧形侧壁44上以及第二延伸段412与第三延伸段413之间的拐角处的弧形侧壁44上分别至少设有一个第二风刀口45，第三延伸段413的弧形侧壁44上设有两个以上的第二风刀口45，第一延伸段411上和第三延伸段413上分别设有至少一个第二风刀口45，第一延伸段411上和第三延伸段413上的第二风刀口45对吹，分别从进出堆管路201的两侧进行吹扫，第三延伸段413上的第二风刀口45从进出堆管路201的正面进行吹扫，第一延伸段411与三延伸段之间的拐角处以及第二延伸段412与第三延伸段413之间的拐角处的第二风刀口45分别对进出堆管路201的两侧拐角处进行吹扫，因此，能够对进出堆管路201进行全方位吹扫，不留死角。

在一具体实施例中，参考图5，第一延伸段411的端面和第二延伸段412的端面分别设有至少2个第一风刀口43，在本具体实施例中，第一延伸段411的端面和第二延伸段412的端面分别设有3个第一风刀口43，风刀口的形状为圆形，第一风刀口43主要对燃料电池电堆200的两侧尤其垫板14两侧的死角进行吹扫。

参考图4和图6，在一具体实施例中，在底板11的靠近排气孔的一端设有凹陷的集气槽21，集气槽21的底部设有排气孔，集气槽21的开口处覆盖集气板22，集气板22上设有多个集气孔222，吹扫构件40吹扫后的混合气体通过集气孔222进入集气槽21，然后经排气孔排出。集气槽21能够有效收集吹扫后的混合气体，优选的，集气槽21沿底板11的宽度方向延伸，且集气槽21的长度接近底板11的宽度，能够对来自燃料电池电堆200两侧以及顶部的吹扫后的混合气体进行充分收集。

参考图8，根据流体动力学仿真分析，从吹扫构件40到排气孔的气流流动路径上有些位置会形成涡流，如图8中虚线框标记的位置，涡流会使水汽在该处滞留，为了避免产生涡流，在易产生涡流的位置对应的箱体10上设有与箱体10内部空间相连通的引流孔，引流孔通过引流管路与真空发生器70相连通，真空发生器70工作时，真空发生器70对形成涡流的气流产生吸力，从而消除涡流。如图8所示：易产生涡流的位置为燃料电池电堆200的顶部空间和/或燃料电池电堆200的后部或侧后部上方空间，在一较佳实施例中，参考图1，引流孔包括第一引流孔51和第二引流孔52，第一引流孔51设于顶板12中间位置，第二引流孔52设置于围板13的靠近排气孔的上部位置，设置第一引流孔51和第二引流孔52后，箱体10内部空间无涡流形成，说明，吹扫后的混合气体能够全部由排气孔排出，实现较佳的水汽、氢气等废气去除效果，从而保障燃料电池电堆200的安全。

当然，引流孔还可以包括第三引流孔、第四引流孔等等，在气流的流动路径上增加引流孔的数量，除了消除涡流，还可以在气流流动较慢的地方提高气流的流动速度，保证箱体10内部的气体均处于流动状态，能够及时的将箱体10内部的水汽带出，从而达到吹扫的目的。

参考图1，引流管路包括与真空发生器70相连通的引流主管61和分别与引流主管61相连通的第一引流支管62和第二引流支管63，第一引流支管62与第一引流孔51相连通，第二引流支管63与第二引流孔52相连通。

在一具体实施例中，进气孔的数量至少为一个，各进气孔均与吹扫构件40的导风通道42相连通，参考图3，进气孔的数量为3个，沿本体41延伸方向均匀分布，以使各第一风刀口43和各第二风刀口45喷射的风力均较大。

参考图2和图3，进气组件包括进气管路30，进气管路30包括进气主管31和分别连通进气主管31和各进气孔的第一进气支管32、第二进气支管33和第三进气支管34。

在一具体实施例中，进气组件还包括中冷器，中冷器通过进气管路30和进气孔相连通，被中冷器降温后的气流由吹扫构件40喷出，对燃料电池电堆200、进出堆管路201以及箱体10内部空间进行降温。具体的，中冷器与进气主管31相连通。

参考图3和图7，真空发生器70的出口处还设置有消音器71，以充分降噪，以及隔绝外界的水汽进入箱体内部。

本发明还公开了一种燃料电池，包括上述的燃料电池电堆200封装箱以及封装于燃料电池电堆200封装箱内的燃料电池电堆200。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种燃料电池电堆封装箱，其特征在于，包括箱体、进气组件、吹扫构件和真空发生器，所述吹扫构件设置于所述箱体内，所述进气组件和所述真空发生器均设置于所述箱体外；所述箱体的两端的内侧分别设有与所述箱体内部空间相连通的进气孔和排气孔，所述进气组件通过所述进气孔与所述吹扫构件相连通，所述排气孔与所述真空发生器相连通；

所述箱体包括底板、与所述底板相对的顶板以及连接所述底板和所述顶板的围板，所述吹扫构件包括设置于所述底板上的本体，所述本体内部具有导风通道，所述导风通道通过所述进气孔与所述进气组件相连通；

所述本体包括依次相连接的第一延伸段、第三延伸段和第二延伸段，所述第一延伸段和所述第二延伸段分别沿所述底板的相对两边延伸，所述第三延伸段连接所述第一延伸段和所述第二延伸段且沿所述底板的一边延伸，所述第一延伸段的端面和所述第二延伸段的端面分别设有第一风刀口，所述第一延伸段、所述第二延伸段和所述第三延伸段分别具有从所述底板向所述围板延伸的弧形侧壁，所述弧形侧壁上设有从所述底板向所述围板延伸的多个第二风刀口，多个所述第二风刀口沿所述本体的延伸方向分布，所述第一风刀口和所述第二风刀口分别与所述导风通道相连通；

所述吹扫构件和所述排气孔分别设置于所述箱体的两端的内侧，所述排气孔贯穿所述底板，所述箱体上还设有与所述箱体内部空间相连通的引流孔，所述引流孔通过引流管路与所述真空发生器相连通，所述引流孔位于从所述吹扫构件到所述排气孔的气流流动路径上，所述引流孔用于消除涡流；

所述进气组件向所述吹扫构件提供气流，所述气流经所述导风通道分别由所述第一风刀口和所述第二风刀口喷出，所述真空发生器工作时，所述吹扫构件吹扫后的混合气体通过所述排气孔和所述引流孔排出。

2.根据权利要求1所述的燃料电池电堆封装箱，其特征在于，所述第一延伸段与所述三延伸段之间的拐角处的所述弧形侧壁上以及所述第二延伸段与所述三延伸段之间的拐角处的所述弧形侧壁上分别至少设有一个所述第二风刀口，所述第三延伸段的所述弧形侧壁上设有两个以上的所述第二风刀口，所述第一延伸段的所述弧形侧壁上和所述第三延伸段的所述弧形侧壁上分别至少设有一个所述第二风刀口。

3.根据权利要求2所述的燃料电池电堆封装箱，其特征在于，所述第一延伸段的端面和所述第二延伸段的端面分别设有至少2个所述第一风刀口。

4.根据权利要求1或2或3所述的燃料电池电堆封装箱，其特征在于，所述底板上设有凹陷的集气槽，所述集气槽的底部设有所述排气孔，所述集气槽的开口处覆盖集气板，所述集气板上设有多个集气孔，所述吹扫构件吹扫后的混合气体通过所述集气孔进入所述集气槽，然后经所述排气孔排出。

5.根据权利要求4所述的燃料电池电堆封装箱，其特征在于，所述集气槽沿所述底板的宽度方向延伸，且所述集气槽的长度接近所述底板的宽度。

6.根据权利要求1所述的燃料电池电堆封装箱，其特征在于，所述引流孔包括第一引流孔和第二引流孔，所述第一引流孔设置于所述顶板的中间区域，所述第二引流孔设置于所述围板的靠近所述排气孔的上部。

7.根据权利要求1所述的燃料电池电堆封装箱，其特征在于，所述进气组件包括中冷器和进气管路，所述中冷器通过所述进气管路和所述进气孔相连通。

8.根据权利要求1所述的燃料电池电堆封装箱，其特征在于，还包括消音器，所述消音器与所述真空发生器的出口相连通。

9.一种燃料电池，其特征在于，包括权利要求1~8中任意一项所述的燃料电池电堆封装箱和封装于所述燃料电池电堆封装箱内的燃料电池电堆。

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