CN113682455B - 一种船用燃料电池电堆 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种船用燃料电池电堆，其技术方案要点是包括两个电堆本体以及支撑架；支撑架包括两个倾斜设置的斜板，且两个斜板呈V型布置；两个电堆本体分别安装在两个斜板相互靠近的侧面上；两个斜板之间的夹角角度范围为60°‑120°；当在无限航区航行的货船的横倾角达到最大角度30°后，一个斜板与水平面之间的夹角角度范围为0°‑30°，另一个斜板与水平面之间的夹角角度范围为60°‑90°，此时电堆本体内的液态水仍可全部排出，避免了液态水发生堆积的情况的发生，从而保证了横倾角在0‑30°之间燃料电池仍能够稳定的发电运行。

Description

一种船用燃料电池电堆
技术领域
本申请涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种船用燃料电池电堆。
背景技术
燃料电池是一种以氢气为原料，通过氢氧化学作用产生电能的装置，具有能量转换效率高、无污染排放、安全可靠、比功率和比能量密度高等优点。
相关技术中，在无线航区航行的普通货船，横倾角超过30°后，货船会很危险，因此普通货船通常横倾角需要控制在0-30°之间；针对上述相关技术方案，发明人发现：燃料电池电堆在工作过程中会有水的生成，液态水不及时排出电堆将会淹没电堆，进而影响电堆的正常工作；而液态水受到重力的影响，当电堆水平设置时，随着船舶的飘荡，液态水会产生聚集，严重影响电堆的正常运行。
发明内容
为了使在无限航区航行的普通货船，横倾角在0-30°之间燃料电池能够稳定的发电运行，本申请提供一种船用燃料电池电堆。
本申请提供的一种船用燃料电池电堆采用如下的技术方案：
一种船用燃料电池电堆，包括两个电堆本体以及支撑架；支撑架包括两个倾斜设置的斜板，且两个斜板呈V型布置；两个电堆本体分别安装在两个斜板相互靠近的侧面上；两个斜板之间的夹角角度范围为60°-120°。
通过采用上述技术方案，当在无限航区航行的货船的横倾角达到最大角度30°后，一个斜板与水平面之间的夹角角度范围为0°-30°，另一个斜板与水平面之间的夹角角度范围为60°-90°，此时电堆本体内的液态水仍可全部排出，避免了液态水发生堆积的情况的发生，从而保证了横倾角在0-30°之间燃料电池仍能够稳定的发电运行。
优选的，包括使支撑架与船舶实现连接的第一固定组件。
通过采用上述技术方案，设置的第一固定组件使支撑架与船舶实现了连接，提高了连接操作的便利性。
优选的，第一固定组件包括固定连接在两个斜板相交位置且与电堆本体相背离的第一固定条、供第一固定条嵌入的第一固定板、设置在第一固定条两侧的抵接板以及贯穿抵接板和第一固定板的固定螺栓。
通过采用上述技术方案，支撑架与船舶连接时，首先将第一固定条嵌入到第一固定板内，待抵接板与第一固定板的外表面相贴合后，将固定螺栓旋进抵接板和第一固定板内即可；这样的设计使支撑架与船舶为可拆卸连接，不仅便于将电堆本体安装到船舶上的任意一个位置，同时还便于使支撑架与船舶实现分离，从而便于对电堆本体进行维修和更换。
优选的，第一固定组件包括固定连接在两个斜板相交位置且与电堆本体相背离的第一固定条、供第一固定条嵌入的第一固定板、设置在第一固定板内的第一复位弹簧以及设置在第一复位弹簧靠近第一固定条外表面一端的第一卡接块；第一固定板开设有供第一复位弹簧和第一卡接块放置的第一放置槽；第一固定条开设有供卡接块放置的第二放置槽。
通过采用上述技术方案，支撑架与船舶连接时，首先将第一固定条嵌入到第一固定板内，第一卡接块会在第一复位弹簧的作用下移动至第一放置槽内，待第一放置槽的槽口与第二放置槽的槽口对齐后，第一卡接块在第一复位弹簧的弹力作用下，移动至第二放置槽内，进而使第一固定条和第一固定板实现连接。
优选的，第一固定组件还包括固定连接在第一卡接块上的第一调节杆，第一固定板开设有供第一调节杆滑动的第一滑动槽，第一滑动槽的延伸方向与第一放置槽的延伸方向相同。
通过采用上述技术方案，支撑架与船舶分离时，带动第一调节杆向远离第一固定条的方向移动，第一卡接块在第一调节杆的作用下将与第二放置槽发生脱离，此时带动支撑架向远离第一固定板的方向移动即可。
优选的，包括使电堆本体与斜板实现连接的第二固定组件。
通过采用上述技术方案，设置的第二固定组件使电堆本体与斜板实现了连接，提高了连接操作的便利性。
优选的，第二固定组件包括罩设在电堆本体外侧的保护罩、固定连接在斜板上的第二固定板以及使保护罩与第二固定板实现连接的固定件；固定件包括两个沿保护罩的中心线对称布置在保护罩外侧的固定架以及固定连接在固定架上的固定球；固定架包括第一部分和第二部分，第一部分与第二固定板铰接，第二部分固定连接在第一部分远离第二固定板的一端；固定球固定连接在第二部分靠近保护罩的侧面上；保护罩开设有供固定球嵌入的第三嵌入槽。
通过采用上述技术方案，电堆本体与斜板连接时，首先将电堆本体放置于保护罩内，然后将保护罩嵌进第二嵌入槽内，接着带动固定架向靠近保护罩的方向靠近，直至将固定球嵌到第三嵌入槽内。
优选的，第一部分的延伸方向与保护罩的侧面相平行；第二部分与第一部分之间的夹角为90°。
通过采用上述技术方案，这样的设计提高了固定架对保护罩的限定作用。
优选的，第二固定组件包括罩设在电堆本体外侧的保护罩、固定连接在斜板上的第二固定板、设置在第二固定板内的第二复位弹簧以及设置在第二复位弹簧靠近保护罩外表面一端的第二卡接块；第二固定板开设有供第二复位弹簧和第二卡接块放置的第三放置槽，保护罩开设有供第二卡接块放置的第四放置槽。
通过采用上述技术方案，电堆本体与斜板连接时，首先将电堆本体放置于保护罩内，然后将保护罩嵌进第二嵌入槽内，第二卡接块会在第二复位弹簧的作用下移动至第三放置槽内，待第三放置槽的槽口与第四放置槽的槽口对齐后，第二卡接块在第二复位弹簧的弹力作用下，移动至第四放置槽内，进而使保护罩和第二固定板实现连接，即使电堆本体与斜板实现连接。
优选的，第二固定组件还包括固定连接在第二卡接块上的第二调节杆，第二固定板开设有供第二调节杆滑动的第二滑动槽，第二滑动槽的延伸方向与第三放置槽的延伸方向相同。
通过采用上述技术方案，保护罩与第二固定板分离时，带动第二调节杆向远离保护罩的方向移动，第二卡接块在第二调节杆的作用下将与第四放置槽发生脱离，此时带动保护罩向远离第二固定板的方向移动即可。
综上所述，本申请具有以下技术效果：
当在无限航区航行的货船的横倾角达到最大角度30°后，一个斜板与水平面之间的夹角角度范围为0°-30°，另一个斜板与水平面之间的夹角角度范围为60°-90°，此时电堆本体内的液态水仍可全部排出，避免了液态水发生堆积的情况的发生，从而保证了横倾角在0-30°之间燃料电池仍能够稳定的发电运行；
第一固定组件使支撑架与船舶为可拆卸连接，不仅便于将电堆本体安装到船舶上的任意一个位置，同时还便于使支撑架与船舶实现分离，从而便于对电堆本体进行维修和更换；
第二固定组件使电堆本体与斜板为可拆卸连接，便于使电堆本体与斜板实现分离，从而便于对电堆本体进行维修和更换，提高了操作的便利性。
附图说明
图1是本申请实施例一中船用燃料电池电堆的结构示意图；
图2是图1中A处的放大示意图；
图3是本申请实施例二中突出体现第一固定组件的局部剖视图；
图4是本申请实施例三中船用燃料电池电堆另一个视角的结构示意图；
图5是图4中B处的放大示意图。
图中，1、电堆本体；2、支撑架；21、斜板；3、第一固定组件；31、第一固定条；311、第二放置槽；32、第一固定板；321、第一嵌入槽；322、第一放置槽；33、抵接板；34、固定螺栓；35、第一复位弹簧；36、第一卡接块；361、第一导向面；37、第一调节杆；4、第二固定组件；41、保护罩；411、第三嵌入槽；412、第四放置槽；42、第二固定板；421、第二嵌入槽；422、第三放置槽；43、固定件；431、固定架；4311、第一部分；4312、第二部分；432、固定球；44、第二复位弹簧；45、第二卡接块；451、第二导向面；46、第二调节杆。
具体实施方式
以下结合附图对本申请作进一步详细说明。
参照图1，本申请提供了一种船用燃料电池电堆，包括两个用于发电的电堆本体1以及支撑架2。在本申请实施例中，电堆本体1采用质子交换膜燃料电池。
具体的，参照图1，支撑架2包括两个倾斜设置的斜板21，两个斜板21呈V型布置。两个斜板21之间的夹角角度范围为60°-120°，在本申请实施例中两个斜板21之间的夹角角度为120°。其中两个电堆本体1分别安装在两个斜板21相互靠近的侧面上，电堆本体1的延伸方向与斜板21的延伸方向保持相同，电堆本体1的进气口与排水口分别设置在电堆本体1相对的两侧，电堆本体1的进气路径和排水路径的延伸方向与斜板21的延伸方向保持相同。
电堆本体1发电时，空气、水和氢气通过进气口进入到电堆本体1内，经过氢氧化学作用后产生电能，而产生的液态水、多余氢气以及空气将会从排水口向外排出；当在无限航区航行的货船的横倾角达到最大角度30°后，一个斜板21与水平面之间的夹角角度范围为0°-30°，另一个斜板21与水平面之间的夹角角度范围为60°-90°，此时电堆本体1内的液态水仍可全部排出，避免了液态水发生堆积的情况的发生，从而保证了横倾角在0-30°之间燃料电池仍能够稳定的发电运行。
参照图1，船用燃料电池电堆还包括使支撑架2与船舶实现连接的第一固定组件3。具体的，第一固定组件3包括第一固定条31、第一固定板32、抵接板33以及固定螺栓34。其中，第一固定条31固定连接在两个斜板21相交的位置，且设置在与电堆本体1相背离的一侧；第一固定板32设置在第一固定条31的下方，且与船舶固定连接，第一固定板32开设有供第一固定条31嵌入且与第一固定条31相适配的第一嵌入槽321，第一嵌入槽321的开设起到了限定第一固定条31的作用；抵接板33设置有两块，且分别固定连接在第一固定条31的两侧；固定螺栓34贯穿抵接板33和第一固定板32，使第一固定条31与第一固定板32实现连接。
进一步的，抵接板33与第一固定条31靠近第一嵌入槽321槽底的端面之间的距离小于等于第一嵌入槽321的槽深，这样的设计使第一固定条31嵌进第一嵌入槽321后，抵接板33能与第一固定板32相贴合。
支撑架2与船舶实现连接时，首先将第一固定条31嵌入到第一固定板32内，直至抵接板33与第一固定板32的外表面相贴合，然后将固定螺栓34旋进抵接板33和第一固定板32内，进而实现第一固定条31和第一固定板32的固定。这样的设计使支撑架2与船舶为可拆卸连接，不仅便于将电堆本体1安装到船舶上的任意一个位置，提高了安装的便利性，同时还便于使支撑架2与船舶实现分离，从而便于对电堆本体1进行维修和更换，提高了操作的便利性。
可选的，两块抵接板33沿第一固定条31的中心线对称布置。
参照图1和图2，船用燃料电池电堆还包括使电堆本体1与斜板21实现连接的第二固定组件4。具体的，第二固定组件4包括保护罩41、第二固定板42以及固定件43。其中保护罩41罩设在电堆本体1外侧，起到保护电堆本体1的作用，同时保护罩41的侧面铰接有开关门，保护罩41的外表面开设有多个使电堆本体1与外界连通的连通孔；第二固定板42固定连接在斜板21靠近电堆本体1的侧面上，第二固定板42开设有供保护罩41嵌入且与保护罩41相适配的第二嵌入槽421，以起到限定保护罩41的作用；固定件43设置有两组，且均设置在保护罩41外侧，用于使保护罩41与第二固定板42实现连接。
进一步的，参照图2，固定件43包括固定架431和固定球432。其中固定架431设置有两个，两个固定架431沿保护罩41的中心线对称布置在保护罩41外侧。具体的，固定架431包括第一部分4311和第二部分4312，第一部分4311与第二固定板42铰接，第二部分4312固定连接在第一部分4311远离第二固定板42的一端，且朝靠近保护罩41的方向延伸；固定球432固定连接在第二部分4312靠近保护罩41的侧面上，保护罩41上开设有供固定球432嵌入的第三嵌入槽411。
电堆本体1与斜板21实现连接时，首先将电堆本体1放置于保护罩41内，然后将保护罩41嵌入到第二嵌入槽421内，接着带动固定架431向靠近保护罩41的方向靠近，直至将固定球432嵌入到第三嵌入槽411内。这样的设计使电堆本体1与斜板21成为可拆卸连接，便于使电堆本体1与斜板21实现分离，从而便于对电堆本体1进行维修和更换，提高了操作的便利性。
可选的，参照图1和图2，第二固定板42的延伸方向与斜板21的延伸方向保持相同。保护罩41的延伸方向与斜板21的延伸方向相平行。第一部分4311的延伸方向与斜板21的延伸方向相垂直，第二部分4312与第一部分4311之间的夹角为90°。这样的设计提高了固定架431对保护罩41的限定作用，进一步降低了保护罩41沿第一部分4311的延伸方向移动的可能性。
实施例二：
参照图3，实施例二与实施例一的不同之处在于：第一固定组件3包括第一固定条31、第一固定板32、第一复位弹簧35以及第一卡接块36。其中，第一固定条31固定连接在两个斜板21相交的位置，且设置在与电堆本体1相背离的一侧。第一固定板32设置在第一固定条31的下方，且与船舶固定连接，第一固定板32开设有供第一固定条31嵌入且与第一固定条31相适配的第一嵌入槽321，第一嵌入槽321的开设起到了限定第一固定条31的作用。第一复位弹簧35设置在第一固定板32内，第一固定板32内开设有供第一复位弹簧35放置的第一放置槽322；第一复位弹簧35的一端与第一放置槽322的槽底固定连接；第一复位弹簧35设置有两个，且沿第一固定条31的中心线对称布置。第一卡接块36固定连接在第一复位弹簧35靠近第一固定条31的外表面一端的位置，第一卡接块36沿第一放置槽322的延伸方向滑动；第一卡接块36设置有两个，且沿第一固定条31的中心线对称布置。第一固定条31开设有供第一卡接块36放置的第二放置槽311，第一放置槽322的延伸方向与第二放置槽311的延伸方向相平行。
支撑架2与船舶实现连接时，首先将第一固定条31嵌入到第一嵌入槽321内，第一卡接块36受到第一固定条31施加的力后，第一卡接块36会在第一复位弹簧35的作用下移动至第一放置槽322内，待第一放置槽322的槽口与第二放置槽311的槽口对齐后，第一卡接块36在第一复位弹簧35的弹力作用下，将会移动至第二放置槽311内，进而使第一固定条31和第一固定板32实现连接；这样的设计提高了支撑架2与船舶连接操作的便利性。
参照图3，在实际使用过程中，往往需要使第一固定条31和第一固定板32实现分离，为此，第一固定组件3还包括固定连接在第一卡接块36上的第一调节杆37，第一调节杆37的一端延伸至第一固定板32外侧；第一调节杆37设置有两个，且沿第一固定条31的中心线对称布置。第一固定板32开设有供第一调节杆37滑动的第一滑动槽，第一滑动槽的延伸方向与第一放置槽322的延伸方向相同。
支撑架2与船舶分离时，带动第一调节杆37向远离第一固定条31的方向移动，第一卡接块36在第一调节杆37的作用下将与第二放置槽311发生脱离，此时带动支撑架2向远离第一固定板32的方向移动即可。这样的设计使支撑架2与船舶为可拆卸连接，不仅便于将电堆本体1安装到船舶上的任一位置，提高了安装的便利性，同时还便于使支撑架2与船舶实现分离，从而便于对电堆本体1进行维修和更换，提高了操作的便利性。
参照图3，可选的，第一复位弹簧35和第一卡接块36均为水平设置，且与第一固定条31相垂直；第一调节杆37与第一卡接块36相垂直。
参照图3，在实际使用过程中，往往由于第一固定条31与第一卡接块36是硬性碰撞，而使第一卡接块36不能很好的被挤压进第一放置槽322内；为此，两个第一卡接块36靠近第二放置槽311的端面均加工有第一导向面361，其中第一导向面361沿着从远离到靠近第二放置槽311的方向向第一嵌入槽321的槽底倾斜开设。
实施例三：
实施例三与实施例一的不同之处在于：
参照图4和图5，第二固定组件4包括保护罩41、第二固定板42、第二复位弹簧44以及第二卡接块45。具体的，保护罩41罩设在电堆本体1外侧，同时保护罩41的侧面铰接有开关门，保护罩41的外表面开设有多个使电堆本体1与外界连通的连通孔。第二固定板42固定连接在斜板21靠近电堆本体1的侧面上，第二固定板42开设有供保护罩41嵌入且与保护罩41相适配的第二嵌入槽421。第二复位弹簧44设置在第二固定板42内，第二固定板42内开设有供第二复位弹簧44放置的第三放置槽422；第二复位弹簧44的一端与第三放置槽422的槽底固定连接；第二复位弹簧44设置有两个，且沿保护罩41的中心线对称布置。第二卡接块45固定连接在第二复位弹簧44靠近保护罩41的外表面一端的位置，第二卡接块45沿第三放置槽422的延伸方向滑动；第二卡接块45设置有两个，且沿保护罩41的中心线对称布置。保护罩41开设有供第二卡接块45放置的第四放置槽412，第三放置槽422的延伸方向与第四放置槽412的延伸方向相平行。
电堆本体1与斜板21实现连接时，首先将电堆本体1放置于保护罩41内，然后将保护罩41嵌入到第二嵌入槽421内，待第二卡接块45受到保护罩41施加的力后，第二卡接块45会在第二复位弹簧44的作用下移动至第三放置槽422内，待第三放置槽422的槽口与第四放置槽412的槽口对齐后，第二卡接块45在第二复位弹簧44的弹力作用下，将会移至第四放置槽412内，进而使保护罩41和第二固定板42实现连接；这样的设计提高了电堆本体1与斜板21实现连接操作的便利性。
参照图5，在实际使用过程中，往往需要使电堆本体1与斜板21实现分离，为此，第二固定组件4还包括第二调节杆46，第二调节杆46固定连接在第二卡接块45上，第二调节杆46的一端延伸至第二固定板42外侧；第二调节杆46设置有两个，且沿保护罩41的中心线对称布置。第二固定板42开设有供第二调节杆46滑动的第二滑动槽，第二滑动槽的延伸方向与第三放置槽422的延伸方向相同。
保护罩41与第二固定板42分离时，带动第二调节杆46向远离保护罩41的方向移动，第二卡接块45在第二调节杆46的作用下将与第四放置槽412发生脱离，此时带动保护罩41向远离第二固定板42的方向移动即可。这样的设计使保护罩41与第二固定板42为可拆卸连接，便于使电堆本体1与斜板21实现分离，从而便于对电堆本体1进行维修和更换，提高了操作的便利性。
参照图5，可选的，第二复位弹簧44和第二卡接块45均为水平设置，且与保护罩41相垂直；第二调节杆46与第二卡接块45相垂直。
参照图5，在实际使用过程中，往往由于保护罩41与第二卡接块45是硬性碰撞，因此第二卡接块45不能很好的被挤压进第三放置槽422内；为此，两个第二卡接块45靠近第四放置槽412的端面均加工有第二导向面451，其中第二导向面451沿着从远离到靠近第四放置槽412的方向向第二嵌入槽421的槽底倾斜开设。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (5)

1.一种船用燃料电池电堆，其特征在于：包括两个电堆本体(1)以及支撑架(2)；支撑架(2)包括两个倾斜设置的斜板(21)，且两个斜板(21)呈V型布置；两个电堆本体(1)分别安装在两个斜板(21)相互靠近的侧面上；两个斜板(21)之间的夹角角度范围为60°-120°；
包括使支撑架(2)与船舶实现连接的第一固定组件(3)；
第一固定组件(3)包括固定连接在两个斜板(21)相交位置且与电堆本体(1)相背离的第一固定条(31)、供第一固定条(31)嵌入的第一固定板(32)、设置在第一固定板(32)内的第一复位弹簧(35)以及设置在第一复位弹簧(35)靠近第一固定条(31)外表面一端的第一卡接块(36)；第一固定板(32)开设有供第一复位弹簧(35)和第一卡接块(36)放置的第一放置槽(322)；第一固定条(31)开设有供卡接块放置的第二放置槽(311)，第一卡接块(36)靠近第二放置槽(311)的端面加工有第一导向面(361)；
包括使电堆本体(1)与斜板(21)实现连接的第二固定组件(4);
第二固定组件(4)包括罩设在电堆本体(1)外侧的保护罩(41)、固定连接在斜板(21)上的第二固定板(42)以及使保护罩(41)与第二固定板(42)实现连接的固定件(43)；固定件(43)包括两个沿保护罩(41)的中心线对称布置在保护罩(41)外侧的固定架(431)以及固定连接在固定架(431)上的固定球(432)；固定架(431)包括第一部分(4311)和第二部分(4312)，第一部分(4311)与第二固定板(42)铰接，第二部分(4312)固定连接在第一部分(4311)远离第二固定板(42)的一端；固定球(432)固定连接在第二部分(4312)靠近保护罩(41)的侧面上；保护罩(41)开设有供固定球(432)嵌入的第三嵌入槽(411);
第一部分(4311)的延伸方向与保护罩(41)的侧面相平行；第二部分(4312)与第一部分(4311)之间的夹角为90°。
2.根据权利要求1所述的一种船用燃料电池电堆，其特征在于：第一固定组件(3)包括固定连接在两个斜板(21)相交位置且与电堆本体(1)相背离的第一固定条(31)、供第一固定条(31)嵌入的第一固定板(32)、设置在第一固定条(31)两侧的抵接板(33)以及贯穿抵接板(33)和第一固定板(32)的固定螺栓(34)。
3.根据权利要求1所述的一种船用燃料电池电堆，其特征在于：第一固定组件(3)还包括固定连接在第一卡接块(36)上的第一调节杆(37)，第一固定板(32)开设有供第一调节杆(37)滑动的第一滑动槽，第一滑动槽的延伸方向与第一放置槽(322)的延伸方向相同。
4.根据权利要求1所述的一种船用燃料电池电堆，其特征在于：第二固定组件(4)包括罩设在电堆本体(1)外侧的保护罩(41)、固定连接在斜板(21)上的第二固定板(42)、设置在第二固定板(42)内的第二复位弹簧(44)以及设置在第二复位弹簧(44)靠近保护罩(41)外表面一端的第二卡接块(45)；第二固定板(42)开设有供第二复位弹簧(44)和第二卡接块(45)放置的第三放置槽(422)，保护罩(41)开设有供第二卡接块(45)放置的第四放置槽(412)。
5.根据权利要求4所述的一种船用燃料电池电堆，其特征在于：第二固定组件(4)还包括固定连接在第二卡接块(45)上的第二调节杆(46)，第二固定板(42)开设有供第二调节杆(46)滑动的第二滑动槽，第二滑动槽的延伸方向与第三放置槽(422)的延伸方向相同。
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