CN116472627A - 燃料电池用空气供应装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种燃料电池用空气供应装置，尤其涉及一种通过分开形成用于供应对电池组进行冷却所需要的空气的送风扇以及用于供应燃料电池内的反应所需要的空气的鼓风机，可以借助于鼓风机的高效运行而防止过热并在对燃料电池进行保管时防止因为氧气以及异物等供应到空气极而导致的燃料电池受到损伤的问题，同时通过将从鼓风机的空气生成部供应过来的空气中的一部分向空气生成部的外部喷射，可以防止空气生成部过热并降低供应到空气极的空气温度的燃料电池用空气供应装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃料电池用空气供应装置，尤其涉及一种通过分开形成用于供应对电池组进行冷却所需要的空气的送风扇以及用于供应燃料电池内的反应所需要的空气的鼓风机，可以借助于鼓风机的高效运行而防止过热并在对燃料电池进行保管时防止因为氧气以及异物等供应到空气极而导致的燃料电池受到损伤的问题，同时通过将从鼓风机的空气生成部供应过来的空气中的一部分向空气生成部的外部喷射，可以防止空气生成部过热并降低供应到空气极的空气温度的燃料电池用空气供应装置。
背景技术
燃料电池是一种通过电化学反应将燃料所具有的化学能转换成电能的能量转换装置，不仅可以用于供应产业用、家庭用以及车辆用电力，还可以用于供应小型电气/电子产品以及便携设备的电力。
虽然燃料电池包括多种类型，但是主要使用如下述专利文献所述的高电力密度的聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC，Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)，在最内侧配置有膜电极组件(MEA，Membrane Electrode Assembly)，而且在膜电极组件上配置有可以移动氢离子的固体聚合物电解质膜，和电解质膜两侧面的通过涂布催化剂而可以使得氢气以及氧气发生反应的电极层即阴极(Cathode)以及阳极(Anode)。此时，向阳极(Anode)供应氢气并向阴极(Cathode)供应氢气，从而通过空气中所包含的氧气与氢气的反应而生产出电力。
此外，在燃料电池中发生反应时将生成大量的热量，因此必须供应用于进行冷却的流体。
燃料电池可以根据冷却方式分为水冷式以及风冷式，为了简化装置的构成并实现小型化以及轻量化，主要适用利用空气进行冷却的风冷式，通常来讲是通过如下述专利文献中所述的如送风模块等将用于进行反应的空气以及用于进行冷却的空气一起供应到燃料电池中。
在如上所述的情况下，具有供应空气的阴极始终处于向外部开放的状态，因此会导致腐蚀问题以及易受外部环境影响的问题。
因此，目前已经开发出通过泵以及鼓风机等供应空气的系统并投入使用，但是在使用泵的情况下，会导致装置过于庞大以及消耗电力过多的问题，而在使用鼓风机的情况下，因为高速旋转时的过热会使得空气的温度变得过高以及空气的相对湿度变得过低，因此会导致燃料电池的性能下降以及空气极受到损伤的问题。
先行技术文献
专利文献
(专利文献)公开专利公报第10-2017-0077893号(2017.07.07.公开)“配备有开放型流路的燃料电池组”
发明内容
发明所要解决的问题
本发明旨在解决如上所述的现有问题。
本发明的目的在于提供一种通过分开形成用于供应对电池组进行冷却所需要的空气的送风扇以及用于供应燃料电池内的反应所需要的空气的鼓风机，可以借助于鼓风机的高效运行而防止过热并在对燃料电池进行保管时防止因为氧气以及异物等供应到空气极而导致的燃料电池受到损伤的问题的燃料电池用空气供应装置。
本发明的目的在于提供一种通过将从鼓风机的空气生成部供应过来的空气中的一部分向空气生成部的外部喷射，可以防止空气生成部过热并降低供应到空气极的空气温度的燃料电池用空气供应装置。
本发明的目的在于提供一种通过利用在凸出端上形成的一定长度的喷射孔向空气生成部喷射空气，可以准确且高效地向空气生成部喷射空气并进行冷却的燃料电池用空气供应装置。
本发明的目的在于提供一种通过在空气供应管道的倾斜部上形成喷射孔并喷射空气，可以有效地同时执行用于反应的压缩空气的供应以及向空气生成部的冷却空气的喷射的燃料电池用空气供应装置。
本发明的目的在于提供一种通过使得从空气喷射部喷射出来的空气沿着围绕空气生成部的导向部件流动，可以有效地对空气生成部进行冷却的燃料电池用空气供应装置。
本发明的目的在于提供一种通过在空气生成部的一端形成固定部件的同时将导向部件与固定部件结合并形成为一体，可以使得从空气喷射部喷射出来的空气有效地向空气生成部周边流动的燃料电池用空气供应装置。
用于解决问题的方案
为了达成如上所述的目的，本发明通过如下所述构成的实施例实现。
在本发明的一实施例中，适用本发明的燃料电池用空气供应装置，其特征在于，包括：送风扇，用于供应对燃料电池组进行冷却所需要的空气；以及，鼓风机，安装在电池组的一侧，用于供应燃料电池内的反应所需要的空气。
在本发明的另一实施例中，适用本发明的燃料电池用空气供应装置，其特征在于：所述鼓风机，包括：空气生成部，用于生成压缩空气；空气供应管道，用于将在所述空气生成部中生成的空气供应到电池组内部；以及，固定框架，用于将所述空气生成部固定到电池组的一侧。
在本发明的又一实施例中，适用本发明的燃料电池用空气供应装置，其特征在于：所述鼓风机，包括：空气喷射部，形成于所述空气供应管道上，用于向空气生成部喷射压缩空气。
在本发明的又一实施例中，适用本发明的燃料电池用空气供应装置，其特征在于：所述空气喷射部，包括：凸出端，在所述空气供应管道上凸出形成；以及，喷射孔，在所述凸出端上贯通形成，用于形成向空气生成部喷射空气的通道。
在本发明的又一实施例中，适用本发明的燃料电池用空气供应装置，其特征在于：所述空气供应管道，包括：倾斜面，以向压缩空气供应到电池组的方向扩径的方式倾斜形成；在所述倾斜部上形成空气喷射部。
在本发明的又一实施例中，适用本发明的燃料电池用空气供应装置，其特征在于：所述固定框架，包括：导向部件，以围绕所述空气生成部的方式形成，使得从所述空气喷射部喷射出来的空气形成在空气生成部周围流动的通道。
在本发明的又一实施例中，适用本发明的燃料电池用空气供应装置，其特征在于：所述固定框架，包括：固定部件，通过固定到所述空气生成部的一端而将空气生成部固定到电池组，与所述导向部件结合并形成为一体。
发明效果
本发明可以通过如上所述的实施例和下述说明的构成、结合以及使用关系达成如下所述的效果。
本发明通过分开形成用于供应对电池组进行冷却所需要的空气的送风扇以及用于供应燃料电池内的反应所需要的空气的鼓风机，可以借助于鼓风机的高效运行而防止过热并在对燃料电池进行保管时防止因为氧气以及异物等供应到空气极而导致的燃料电池受到损伤的问题。
本发明通过将从鼓风机的空气生成部供应过来的空气中的一部分向空气生成部的外部喷射，可以防止空气生成部过热并降低供应到空气极的空气温度。
本发明通过利用在凸出端上形成的一定长度的喷射孔向空气生成部喷射空气，可以准确且高效地向空气生成部喷射空气并进行冷却。
本发明通过在空气供应管道的倾斜部上形成喷射孔并喷射空气，可以有效地同时执行用于反应的压缩空气的供应以及向空气生成部的冷却空气的喷射。
本发明通过使得从空气喷射部喷射出来的空气沿着围绕空气生成部的导向部件流动，可以有效地对空气生成部进行冷却。
本发明通过在空气生成部的一端形成固定部件的同时将导向部件与固定部件结合并形成为一体，可以使得从空气喷射部喷射出来的空气有效地向空气生成部周边流动。
附图说明
图1是安装有适用本发明之一实施例的燃料电池用空气供应装置的燃料电池组的立体图。
图2是适用本发明之一实施例的燃料电池用空气供应装置的鼓风机的立体图。
图3是图2的正面图。
图4是对在空气供应管道上形成空气喷射部的一实例进行图示的剖视图。
附图标记的说明
1：送风扇 3：鼓风机
31：空气生成部 32：空气供应管道
321：倾斜面 33：空气喷射部
331：凸出端 332：喷射孔
34：固定框架 341：固定部件
342：导向部件 S：电池组。
具体实施方式
接下来，将参阅附图对适用本发明的燃料电池用空气供应装置的较佳实施例进行详细的说明。在接下来对本发明进行说明的过程中，当判定对公知功能或构成的具体说明可能会导致本发明的要旨变得不清晰时，将省略与其相关的详细说明。在整个说明书中，当记载为某个部分“包括”某个构成要素时，除非另有明确的相反记载，否则并不是指排除其他构成要素，而是指还可以包括其他构成要素。
接下来，将参阅图1至图4对适用本发明之一实施例的燃料电池用空气供应装置进行说明。所述燃料电池用空气供应装置，包括：送风扇1，用于供应对燃料电池组S进行冷却所需要的空气；以及，鼓风机3，安装在电池组S的一侧，用于供应燃料电池内的反应所需要的空气。
通常来讲，燃料电池是由多个单位电池层叠而形成电池组S，而且需要向电池组S内的单位电池供应用于进行冷却的空气以及用于进行反应的空气。因此，如所述背景技术中的说明，目前采用将电池组S以完全开放的形态形成并利用一个送风模块同时供应用于进行冷却的空气以及用于进行反应的空气的方式，但是在如上所述的情况下，尤其是因为空气极(Cathode)以完全开放的形态形成，因此会导易致腐蚀以及易受外部环境影响的问题，并进一步导致燃料电池的耐久性下降、性能快速降低以及使用寿命缩短的问题。
因此，开发出了利用如泵以及鼓风机等对反应以及冷却所需要的空气进行压缩之后提供的技术，但是在使用泵的情况下，会导致装置过于庞大以及电力消耗过多的问题，而在使用鼓风机的情况下，为了确保同时供应冷却以及反应所需要的空气时的流量，只能提升其运行程度，从而造成过热并进一步导致空气温度变高的问题。因此，会造成冷却效果变差的问题，而且在供应到空气极时还会因为过高的温度以及过低的相对湿度而造成燃料电池的性能下降以及燃料电池受到损伤的问题。
因此，本发明可以分别利用送风扇1以及鼓风机3分别供应冷却所需要的空气以及反应所需要的空气，从而将空气极维持封闭的状态，而且因为通过鼓风机3只供应反应所需要的空气即可，因此可以降低其运行程度，从而防止过热的发生并降低所供应的空气的温度。但是，因为在鼓风机3运行时会不可避免地产生高温，因此通过配备用于对鼓风机3进行冷却的特有结构，可以在不配备单独的冷却装置的情况下，只通过原有的鼓风机3对鼓风机自身进行冷却，从而简化装置的构成并将燃料电池所占据的面积最小化。
所述送风扇1是用于向电池组S供应对燃料电池进行冷却所需要的空气的构成，如图1所示，可以在电池组S的一侧面形成，并通过旋转将外部空气供应到电池组S内。
所述鼓风机3是用于向电池组供应反应所需要的空气的构成，具体来讲是用于向燃料电池的空气极供应空气。所述鼓风机3可以借助于螺旋桨的旋转力等对空气进行压缩并将压缩空气供应到电池组S，而为了确保燃料电池的高性能，需要将空气压缩成足够高的压力并供应。所述鼓风机3通过安装在电池组S的一侧面而用于向电池组S的内部供应压缩空气，尤其是可以通过将供应到电池组S内部的压缩空气中的一部分向鼓风机3自身的外部喷射而降低鼓风机3的温度。因此，所述鼓风机3即使是在不单独配备用于进行冷却的装置的情况下也可以防止过热，从而降低供应到空气极的空气的温度并提升其相对湿度，并借此防止因为供应过度干燥的空气而导致的燃料电池的性能下降以及受到损伤的问题。为此，所述鼓风机3可以包括空气生成部31、空气供应管道32、空气喷射部33以及固定框架34。
所述空气生成部31是用于生成压缩空气的构成，可以借助于如螺旋桨等的旋转对空气进行压缩并供应到电池组S内部。所述空气生成部31可以被所述固定框架34支撑并固定到电池组S的一侧面，而被空气生成部31压缩的空气将通过所述空气供应管道32供应到电池组S内部的空气极中。具体来讲，从所述空气生成部31供应过来的空气可以通过电池组S内的歧管供应到电池组S内的各个单位电池的空气极中。尤其是，可以通过所述空气喷射部33向所述空气生成部31喷射空气，并借此对空气生成部31进行冷却而防止其过热，同时还可以防止供应到电池组S的空气的温度变得过高。
所述空气供应管道32是用于对空气生成部31与电池组S的内部进行连接的构成，从而可以将在空气生成部31中压缩的空气供应到电池组S内部的空气极中。尤其是，在所述空气供应管道32上可以向空气生成部31一侧形成空气喷射部33，从而向空气生成部31喷射压缩空气。此外，所述空气供应管道32可以包括向电池组S内部的方向倾斜且空气供应管道32的内部扩径形成的倾斜面321，而且在倾斜面321上可以形成空气喷射部33。借此，通过在所述空气供应管道32的倾斜面321上形成空气喷射部33，可以在最大限度地维持供应到电池组S的压缩空气的流动的同时，确保以较强的压力向空气生成部31喷射压缩空气。
所述空气喷射部33是通过形成于空气供应管道32上而向空气生成部31喷射压缩空气的构成，可以在所述倾斜面321上形成。作为一实例，所述空气喷射部33如图3所示，可以向空气生成部31的下侧喷射空气，而向空气生成部31的下侧喷射的空气可以沿着后续说明的导向部件342围绕空气生成部31流动。为了可以有效地向空气生成部31喷射空气，所述空气喷射部33可以包括凸出端331以及喷射孔332。
所述凸出端331是在所述倾斜面321上凸出形成的构成，可以以具有朝向所述空气生成部31的一定的空间的方式形成。借此，可以在所述凸出端331内以一定的长度贯通形成喷射孔332，从而使得通过喷射孔332的空气具有足够的压力以及速度并准确地向空气生成部31喷射。
所述喷射孔332是通过在所述凸出端331上贯通形成而向空气生成部31喷射空气的构成，可以形成对空气供应管道32的内部以及外部进行连通的空间。所述喷射孔332的方向可以以朝向空气生成部31的下侧的方式形成，借此可以使得通过喷射孔332的空气准确地流入到空气生成部31的下侧。此外，所述喷射孔332可以在凸出端331内以具有一定长度的状态形成，从而在不对压缩空气的流动造成阻碍的同时以足够的压力以及速度向空气生成部31喷射空气，并借此有效地对空气生成部31进行冷却。
所述固定框架34是用于将空气生成部31固定到电池组S的一侧面的构成，尤其是可以使得通过所述空气喷射部33喷射出来的空气围绕空气生成部31的周围流动，从而有效地对空气生成部31进行冷却。为此，所述固定框架34可以包括固定部件341以及导向部件342。
所述固定部件341可以结合到空气生成部31的一端并被固定到电池组S的一侧面，在其后端结合有导向部件342并一体形成。借此，所述固定部件341可以对空气生成部31的一侧面进行遮挡，并通过一体结合到固定部件341的后端的导向部件342对空气生成部31的后侧进行阻隔，从而使得通过空气喷射部33喷射出来的空气沿着导向部件342在空气生成部31的周边流动。其中，后侧是指所述空气喷射部33的相反一侧，可以使得从空气喷射部33喷射出来的空气与空气生成部31后侧的导向部件342发生碰撞并沿着导向部件342流动。
所述导向部件342是以围绕所述空气生成部31的方式形成的构成，从空气生成部31的后侧向前侧圆角形成，从而对从所述空气喷射部33喷射出来的空气的流动进行导向。此外，所述导向部件342在空气生成部31的后侧与所述固定部件341结合并形成为一体，从而防止从空气喷射部33喷射出来的空气逸出，并使其在与所述导向部件342发生碰撞并沿着导向部件342移动之后向空气生成部31的前侧排出。借此，从所述空气喷射部33喷射出来的空气可以在空气生成部31的后端向空气生成部31的前侧围绕空气生成部31进行流动，从而通过从空气喷射部33喷射出来的空气有效地对空气生成部31进行冷却。
在上述内容中，申请人对本发明的各种实施例进行了说明，但是如上所述的实施例只是用于实现本发明之技术思想的一实施例，用于实现本发明之技术思想的任何变更例或修改例都应该解释为包含在本发明的范围之内。
Claims (7)
1.一种燃料电池用空气供应装置，其特征在于，包括：
送风扇，用于供应对燃料电池组进行冷却所需要的空气；以及，
鼓风机，安装在电池组的一侧，用于供应燃料电池内的反应所需要的空气。
2.根据权利要求1所述的燃料电池用空气供应装置，其特征在于，
所述鼓风机，包括：
空气生成部，用于生成压缩空气；空气供应管道，用于将在所述空气生成部中生成的空气供应到电池组内部；以及，固定框架，用于将所述空气生成部固定到电池组的一侧。
3.根据权利要求2所述的燃料电池用空气供应装置，其特征在于，
所述鼓风机，包括：
空气喷射部，形成于所述空气供应管道上，用于向空气生成部喷射压缩空气。
4.根据权利要求3所述的燃料电池用空气供应装置，其特征在于，
所述空气喷射部，包括：
凸出端，在所述空气供应管道上凸出形成；以及，喷射孔，在所述凸出端上贯通形成，用于形成向空气生成部喷射空气的通道。
5.根据权利要求4所述的燃料电池用空气供应装置，其特征在于，
所述空气供应管道，包括：
倾斜面，以向压缩空气供应到电池组的方向扩径的方式倾斜形成；在所述倾斜部上形成空气喷射部。
6.根据权利要求3所述的燃料电池用空气供应装置，其特征在于，
所述固定框架，包括：
导向部件，以围绕所述空气生成部的方式形成，使得从所述空气喷射部喷射出来的空气形成在空气生成部周围流动的通道。
7.根据权利要求6所述的燃料电池用空气供应装置，其特征在于，
所述固定框架，包括：
固定部件，通过固定到所述空气生成部的一端而将空气生成部固定到电池组，与所述导向部件结合并形成为一体。
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