CN114725472B - 一种用于燃料电池电堆的歧管装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于燃料电池电堆的歧管装置，涉及燃料电池技术领域，包括对称设置在电堆上下的进气歧管和排气歧管，在所述进气歧管的底部开设有多个与电堆内各个电池单元一一对应的进气口，在所述排气歧管的顶部开设有多个与电堆内各个电池单元一一对应的排气口，经进气歧管进入各个电池单元内的反应气体能够沿所述排气口排出；其中，所述进气歧管包括顺次连接的压缩段、分气段和调节段；本发明实施例中的压缩段能够对定量的气体进行压缩并送入每一个分气段内，保证了气体的均匀分布，再通过调节段对气体进行降压，降低气体的自然流速，从而避免进入电池单元的反应气体快速流出所导致的气体浪费。

Description

一种用于燃料电池电堆的歧管装置

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种用于燃料电池电堆的歧管装置。

背景技术

燃料电池进出气歧管分别负责将外部供入的流体分配至每个单元电池进行反应，以及将反应剩余的气体进行收集并排出电堆。燃料电池歧管受流动阻力、节流等因素影响,电堆中每个电池单元的进气压力和进气量都难以保证均匀,由此产生的问题是电池单元之间的性能存在差异,进气量不充分的电池单元性能较低，进气量过多的电池单元由于气体过于富裕造成了气体浪费，导致电堆输出功率降低。

为此，公开号为CN111244523A的发明专利公开了一种用于燃料电池电堆的歧管装置，进气歧管内部设有匀气装置，调整各个单元电池的进气均匀性；所述匀气装置为堵块，所述堵块设于所述进气歧管内腔；堵块由多孔材料制成，填充整个所述进气歧管的内腔，堵块的孔隙率沿进气方向递减或堵块厚度沿进气方向递增或堵块由多个子块沿进气方向均匀间隔排列组成高度沿进气方向递增从而提高进入各单元电池内反应气体流量分配的均匀性。

然而上述堵块的孔隙率沿进气方向递减或堵块厚度沿进气方向递增的方式，在反应气体的流量较大时，进气歧管的内部会形成内部体积先大后小的压缩腔的结构，每一个单元电池的进气流速不一，因此反应气体在单元电池内的停留时间也不相同，也会出现单元电池的性能不一以及气体浪费的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于燃料电池电堆的歧管装置，以解决现有技术中的技术问题。

本发明提供一种用于燃料电池电堆的歧管装置，包括对称设置在电堆上下的进气歧管和排气歧管，在所述进气歧管的底部开设有多个与电堆内各个电池单元一一对应的进气口，在所述排气歧管的顶部开设有多个与电堆内各个电池单元一一对应的排气口，经进气歧管进入各个电池单元内的反应气体能够沿所述排气口排出；

其中，所述进气歧管包括顺次连接的压缩段、分气段和调节段；

所述压缩段的一端与外部供气单元连接，所述压缩段的另一端开设有多个布气口，所述压缩段内设置有用于对定量的气体进行压缩的压缩组件；

所述分气段设置有多个，多个所述分气段一对一地与所述布气口连接以使得压缩后的气体能够进入所述分气段内；

所述调节段设置有多个，多个所述调节段的一端一对一地连接在所述分气段的末端，所述调节段能够将压缩后的气体恢复常压，所述排气口设置在所述调节段的另一端。

进一步地，所述压缩段包括布气室和集气室，所述布气室和所述集气室垂直连接并形成T字结构，多个所述布气口沿所述布气室的轴向等距布设在所述布气室的外壁；

所述压缩组件包括滑动设置在所述集气室内壁的活塞，所述活塞远离所述布气室的一端连接有推动杆，所述推动杆的端部贯穿所述集气室并连接动力件，在所述集气室的外壁开设有通孔，所述通孔与外部供气单元相连通；

在所述布气室的内部设置有用于堵塞所述布气口的挡板件，所述活塞靠近所述布气室的一端设置有用于解除所述挡板件堵塞功能的触发件。

进一步地，所述挡板件包括滑动安装在所述布气室内壁的移动板，所述移动板上开设有多个通气口，所述移动板与所述触发件正相对的位置开设有缺口，所述缺口处通过弹簧连接，所述缺口的两端向上延伸形成弧形边；

所述触发件包括联动杆和锥状块，所述联动杆的一端与所述活塞的中心处连接，所述锥状块以尖端朝向布气室的姿态连接在所述联动杆的另一端，在所述活塞向靠近所述布气室的一端移动时，所述锥状块能够进入两个所述弧形边之间以迫使所述移动板移动至所述通气口与所述布气口对通。

进一步地，在所述活塞的中心处开设有轴孔，在所述推动杆的端部设置有活动杆，所述活动杆的底面直径小于所述轴孔的孔径，所述活动杆贯穿所述轴孔并连接有第一端板，所述第一端板上开设有透气孔，在所述活动杆远离所述第一端板的一端连接有第二端板。

进一步地，在所述通孔内安装有单向阀以使得外部供气单元的气体能够沿所述通孔进入所述集气室内。

进一步地，所述调节段的管径大于所述分气段的管径。

进一步地，所述分气段为波纹管。

与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：

本发明实施例中的压缩段能够对定量的气体进行压缩并送入每一个分气段内，保证了气体的均匀分布，再通过调节段对气体进行降压，降低气体的自然流速，从而避免进入电池单元的反应气体快速流出所导致的气体浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1为本发明实施例提供歧管装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供压缩段的截面图；

图3为图2中A的放大图。

附图标记：

10、排气歧管；20、电堆；30、电池单元；40、压缩段；50、分气段；

60、调节段；

41、布气口；42、布气室；43、集气室；44、活塞；45、推动杆；46、联动杆；47、移动板；48、锥状块；

421、通孔；

441、轴孔；

451、活动杆；452、第一端板；453、透气孔；454、第二端板；

471、通气口；472、缺口；473、弹簧；474、弧形边。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合图1至图3所示，本发明实施例提供了一种用于燃料电池电堆的歧管装置，包括对称设置在电堆20上下的进气歧管和排气歧管10，在所述进气歧管的底部开设有多个与电堆20内各个电池单元30一一对应的进气口，在所述排气歧管10的顶部开设有多个与电堆20内各个电池单元30一一对应的排气口，经进气歧管进入各个电池单元30内的反应气体能够沿所述排气口排出；

基于上述歧管装置的现有结构，本发明实施例的特征之处在于，所述进气歧管包括顺次连接的压缩段40、分气段50和调节段60；

所述压缩段40的一端与外部供气单元连接，所述压缩段40的另一端开设有多个布气口41，所述压缩段40内设置有用于对定量的气体进行压缩的压缩组件；

所述分气段50设置有多个，多个所述分气段50一对一地与所述布气口41连接以使得压缩后的气体能够进入所述分气段50内；

所述调节段60设置有多个，多个所述调节段60的一端一对一地连接在所述分气段50的末端，所述调节段60能够将压缩后的气体恢复常压，所述排气口设置在所述调节段60的另一端。

结合上述分析可知，压缩段40能够将定量的反应气体进行压缩，由于气体压缩后气压增大，流速也变大，布气口41相当于泄压口，因此压缩后的气体能够快速且均匀地沿每一个布气口41进入每一个分气段50内，实现气体的均匀分布，实现每个电池单元30的气体的平均分布。

进一步地，由于压缩后的气体的流速增大，因此在进入电池单元30内的气体的停滞时间也会变短，因此为了避免气体的浪费，调节段60可以对气体进行降压。

具体地，所述压缩段40包括布气室42和集气室43，所述布气室42和所述集气室43垂直连接并形成T字结构，多个所述布气口41沿所述布气室42的轴向等距布设在所述布气室42的外壁；

所述压缩组件包括滑动设置在所述集气室43内壁的活塞44，所述活塞44远离所述布气室42的一端连接有推动杆45，所述推动杆45的端部贯穿所述集气室43并连接动力件，在所述集气室43的外壁开设有通孔421，所述通孔421与外部供气单元相连通；

这里借用了类似注射器的原理，在活塞44往复移动的过程中，不断进行气体的压缩，而气体的定量获取通过在所述布气室42的内部设置有用于堵塞所述布气口41的挡板件，所述活塞44靠近所述布气室42的一端设置有用于解除所述挡板件堵塞功能的触发件。

其中，所述挡板件包括滑动安装在所述布气室42内壁的移动板47，所述移动板47上开设有多个通气口471，所述移动板47与所述触发件正相对的位置开设有缺口472，所述缺口472处通过弹簧473连接，所述缺口472的两端向上延伸形成弧形边474；

所述触发件包括联动杆46和锥状块48，所述联动杆46的一端与所述活塞44的中心处连接，所述锥状块48以尖端朝向布气室42的姿态连接在所述联动杆46的另一端，在所述活塞44向靠近所述布气室42的一端移动时，所述锥状块48能够进入两个所述弧形边474之间以迫使所述移动板47移动至所述通气口471与所述布气口41对通。此时压缩后的反应气体可以进入分气段50内，在活塞44向上移动时，弧形边474恢复初始状态，通气口471和布气口41无法对通，从而实现了分气段50的间歇性关闭。

因此，在本发明实施例中，通过推动杆45的往复周期可以对气体的定量体积进行设计，气体的压缩强度也可以通过活塞44的移动距离进行适应性调整。

另外，在本发明实施例中，为了避免在活塞44向上移动的过程中，集气室43的压强变小，气体有从布气室42反向进入集气室43中的运动趋势，在所述活塞44的中心处开设有轴孔441，在所述推动杆45的端部设置有活动杆451，所述活动杆451的底面直径小于所述轴孔441的孔径，所述活动杆451贯穿所述轴孔441并连接有第一端板452，所述第一端板452上开设有透气孔453，在所述活动杆451远离所述第一端板452的一端连接有第二端板454。

在活塞44向上移动时，透气孔453和轴孔441对通，集气室43和布气室42能够对通，从而实现活塞44两侧的压强平衡，在活塞44向下移动时，不影响活塞44的压缩效果。

进一步地，在所述通孔421内安装有单向阀以使得外部供气单元的气体能够沿所述通孔421进入所述集气室43内，而并不会使气体反向进入供气单元内，

在本发明实施例中，调节段60的目的是对气体进行降压，因此可以将所述调节段60的管径大于所述分气段50的管径，通过扩大体积的方式实现压强变小，另外也可以将分气段50设计为波纹管或者具有弹性形变的弹力管的形式，可以随内部气体压强的大小发生自身体积的适应性变化。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种用于燃料电池电堆的歧管装置，包括对称设置在电堆（20）上下的进气歧管和排气歧管（10），其特征在于，在所述进气歧管的底部开设有多个与电堆（20）内各个电池单元（30）一一对应的进气口，在所述排气歧管（10）的顶部开设有多个与电堆（20）内各个电池单元（30）一一对应的排气口，经进气歧管进入各个电池单元（30）内的反应气体能够沿所述排气口排出；

其中，所述进气歧管包括顺次连接的压缩段（40）、分气段（50）和调节段（60）；

所述压缩段（40）的一端与外部供气单元连接，所述压缩段（40）的另一端开设有多个布气口（41），所述压缩段（40）内设置有用于对定量的气体进行压缩的压缩组件；

所述分气段（50）设置有多个，多个所述分气段（50）一对一地与所述布气口（41）连接以使得压缩后的气体能够进入所述分气段（50）内；

所述调节段（60）设置有多个，多个所述调节段（60）的一端一对一地连接在所述分气段（50）的末端，所述调节段（60）能够将压缩后的气体恢复常压，所述排气口设置在所述调节段（60）的另一端；

所述压缩段（40）包括布气室（42）和集气室（43），所述布气室（42）和所述集气室（43）垂直连接并形成T字结构，多个所述布气口（41）沿所述布气室（42）的轴向等距布设在所述布气室（42）的外壁；

所述压缩组件包括滑动设置在所述集气室（43）内壁的活塞（44），所述活塞（44）远离所述布气室（42）的一端连接有推动杆（45），所述推动杆（45）的端部贯穿所述集气室（43）并连接动力件，在所述集气室（43）的外壁开设有通孔（421），所述通孔（421）与外部供气单元相连通；

在所述布气室（42）的内部设置有用于堵塞所述布气口（41）的挡板件，所述活塞（44）靠近所述布气室（42）的一端设置有用于解除所述挡板件堵塞功能的触发件。

2.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池电堆的歧管装置，其特征在于，所述挡板件包括滑动安装在所述布气室（42）内壁的移动板（47），所述移动板（47）上开设有多个通气口（471），所述移动板（47）与所述触发件正相对的位置开设有缺口（472），所述缺口（472）处通过弹簧（473）连接，所述缺口（472）的两端向上延伸形成弧形边（474）；

所述触发件包括联动杆（46）和锥状块（48），所述联动杆（46）的一端与所述活塞（44）的中心处连接，所述锥状块（48）以尖端朝向布气室（42）的姿态连接在所述联动杆（46）的另一端，在所述活塞（44）向靠近所述布气室（42）的一端移动时，所述锥状块（48）能够进入两个所述弧形边（474）之间以迫使所述移动板（47）移动至所述通气口（471）与所述布气口（41）对通。

3.根据权利要求2所述的一种用于燃料电池电堆的歧管装置，其特征在于，在所述活塞（44）的中心处开设有轴孔（441），在所述推动杆（45）的端部设置有活动杆（451），所述活动杆（451）的底面直径小于所述轴孔（441）的孔径，所述活动杆（451）贯穿所述轴孔（441）并连接有第一端板（452），所述第一端板（452）上开设有透气孔（453），在所述活动杆（451）远离所述第一端板（452）的一端连接有第二端板（454）。

4.根据权利要求2所述的一种用于燃料电池电堆的歧管装置，其特征在于，在所述通孔（421）内安装有单向阀以使得外部供气单元的气体能够沿所述通孔（421）进入所述集气室（43）内。

5.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池电堆的歧管装置，其特征在于，所述调节段（60）的管径大于所述分气段（50）的管径。

6.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池电堆的歧管装置，其特征在于，所述分气段（50）为波纹管。

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