CN116960428B - 燃料电池电堆的歧管装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池电堆的歧管装置，涉及燃料电池技术领域，包括电堆和设置在电堆内的多个电池单元，电堆的上下两侧分别设置有进气歧管和排气歧管，进气歧管上开设有多个与多个电池单元相对应的进气口，排气歧管上开设有多个分别与多个电池单元相对应的排气口，本发明通过弹性压缩组件压缩气体，使得进气管和分气管内的气压增大，从而使得单向弹性密封件被压缩并发生运动，继而打开单元管供气体进入，在分气管内的气压逐渐减小后，单向弹性密封件复位并封闭单元管，使得单元管内的气体压力不会大于分气管内的气体压力，从而避免了进入单元管内的气体回返至分气管内而影响气体输送的均匀性。

Description

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，具体涉及一种燃料电池电堆的歧管装置。
背景技术
燃料电池的进气歧管和排气歧管分别负责将外部供给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，但燃料电池歧管受流动阻力和节流等因素影响，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。
现有专利公开号为CN114725472B的发明专利公开了一种用于燃料电池电堆的歧管装置，其具体通过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。
但该发明专利还存在相应缺陷：该发明专利通过锥状块向下运动挤压两个弧形边以带动移动板打开布气口，而在锥状块复位的过程中需要运动一定距离，使得部分进入布气口内的气体会回返压缩段内，从而影响气体输送至电池单元内的均匀性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料电池电堆的歧管装置，解决了现有的装置在送完气体进行复位时部分气体会回返影响气体输送均匀性的问题。
为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：
燃料电池电堆的歧管装置，包括电堆和设置在电堆内的多个电池单元，所述电堆的上下两侧分别设置有进气歧管和排气歧管，所述进气歧管上开设有多个与多个电池单元相对应的进气口，所述排气歧管上开设有多个分别与多个电池单元相对应的排气口；
所述进气歧管包括进气管和滑动密封设置在进气管内的弹性压缩组件，所述进气管连通有分气管，所述分气管上连通有多个与对应电池单元连通的单元管，所述分气管的内底部设置有用于同时封闭多个单元管的单向弹性密封件，所述分气管的一侧设置有单向通道，所述单向通道连通有供气单元，所述进气管和弹性压缩组件之间的空间通过管道与供气单元连通；
其中，所述分气管和进气管组合形成T型，所述弹性压缩组件通过供气单元加压运动时沿进气管的长度方向发生拉伸弹性形变，且所述单向弹性密封件通过气压发生压缩弹性形变并沿压缩方向运动，所述单向通道用于在供气单元供气时打开。
作为本发明的一种优选方案，所述弹性压缩组件包括滑动密封连接在进气管内的活塞，所述活塞上背离分气管的一侧连接有第一弹簧，且所述第一弹簧与进气管的内壁连接，所述供气单元连通于活塞和进气管内壁组成的空间内。
作为本发明的一种优选方案，所述单向弹性密封件包括滑动连接在分气管内底部的封闭件和设置在分气管内顶部的弹性受压装置，所述弹性受压装置上连接有与封闭件连接的同步连接件；
其中，所述封闭件同时封闭多个单元管与分气管的连通处，所述弹性受压装置在分气管内气压增大时发生弹性压缩，并用于驱动封闭件运动。
作为本发明的一种优选方案，所述封闭件包括滑动连接在分气管内底部的两个侧边滑板，两个所述侧边滑板相对的侧壁上共同连接有多个密封板，且多个所述密封板用于分别密封多个单元管和分气管的连通处。
作为本发明的一种优选方案，所述弹性受压装置包括设置在分气管内顶部的条形座，所述条形座的一侧开设有与电堆外部连通的滑槽，所述滑槽的内底部设置有第二弹簧，所述第二弹簧的端部连接有与滑槽内部滑动密封连接的受压板，且所述同步连接件与受压板上背离第二弹簧的一侧连接，并与两个所述侧边滑板连接。
作为本发明的一种优选方案，所述滑槽的内侧壁上设置有限位板，且所述限位板和滑槽内底部之间的间距大于第二弹簧的原长，并用于与受压板上背离第二弹簧的一侧相抵。
作为本发明的一种优选方案，所述同步连接件包括与受压板上背离第二弹簧的一侧连接的同步杆，所述同步杆的一端连接有与两个侧边滑板连接的传动杆。
作为本发明的一种优选方案，所述单向通道包括设置在分气管一侧并与供气单元连接的外接管道，所述外接管道内与分气管连接的一端设置有限位槽，所述限位槽内滑动密封连接有负压板，所述负压板上背离分气管内部的一侧设置有与外接管道内侧壁连接的第三弹簧，所述限位槽的内侧壁上沿外接管道的长度方向设置有进气槽，且所述负压板通过第三弹簧与限位槽的内底部相抵。
本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
（1）本发明通过进气歧管和排气歧管为电池单元供气和排气，并通过弹性压缩组件压缩进气管和分气管内的气体，通过气压压缩单向弹性密封件以打开单元管，使得气体在弹性压缩组件的加压下均匀进入多个单元管内，保证了气体输送的均匀性，避免了气体浪费。
（2）本发明通过弹性压缩组件压缩气体，使得进气管和分气管内的气压增大，从而使得单向弹性密封件被压缩并发生运动，继而打开单元管供气体进入，在分气管内的气压逐渐减小后，单向弹性密封件复位并封闭单元管，使得单元管内的气体压力不会大于分气管内的气体压力，从而避免了进入单元管内的气体回返至分气管内而影响气体输送的均匀性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其他的实施附图。
图1为本发明实施例提供燃料电池电堆的歧管装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供单向弹性密封件的俯视剖视结构示意图；
图3为本发明实施例提供进气歧管的侧面剖视结构示意图；
图4为本发明实施例提供单向通道的剖视结构示意图。
图中的标号分别表示如下：1、电堆；2、进气歧管；3、排气歧管；
201、进气管；202、弹性压缩组件；203、分气管；204、单元管；205、单向弹性密封件；206、单向通道；207、活塞；208、第一弹簧；209、封闭件；210、弹性受压装置；211、同步连接件；212、侧边滑板；213、密封板；214、条形座；215、滑槽；216、第二弹簧；217、受压板；218、限位板；219、同步杆；220、传动杆；221、外接管道；222、限位槽；223、负压板；224、第三弹簧；225、进气槽。
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、完整的描述，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。
如图1至图4所示，本发明提供了一种燃料电池电堆的歧管装置，包括电堆1和设置在电堆1内的多个电池单元，电堆1的上下两侧分别设置有进气歧管2和排气歧管3，进气歧管2上开设有多个分别与多个电池单元相对应的进气口，排气歧管3上开设有多个与多个电池单元相对应的排气口；
进气歧管2包括进气管201和滑动密封设置在进气管201内的弹性压缩组件202，进气管201连通有分气管203，分气管203上连通有多个与对应电池单元连通的单元管204，分气管203的内底部设置有用于同时封闭多个单元管204的单向弹性密封件205，分气管203的一侧设置有单向通道206，单向通道206连通有供气单元，进气管201和弹性压缩组件202之间的空间通过管道与供气单元连通。
其中，分气管203和进气管201组合形成T型，弹性压缩组件202通过供气单元加压运动时沿进气管201的长度方向发生拉伸弹性形变，且单向弹性密封件205通过气压发生压缩弹性形变并沿压缩方向运动，单向通道206用于在供气单元供气时打开。
本发明在实际使用时，气体通过进气歧管2进入电池单元内，并通过排气歧管3排出多余的气体。
为了保证气体进入多个电池单元时的均匀性，气体通过供气单元和单向通道206进入分气管203内，此时单向弹性密封件205将多个单元管204同时封闭，当分气管203和进气管201的气体充满后，再通过另一条管道通入气体至进气管201内和弹性压缩组件202形成的空间内，使得弹性压缩组件202沿进气管201运动以压缩进气管201和分气管203内的气体。
当进气管201和分气管203内的气体压力达到一定值时，单向弹性密封件205受到气体压力而被压缩，使得单向弹性密封件205向一侧运动而同时打开单元管204，从而使得进气管201和分气管203内的气体同时进入多个单元管204内，且由于气压的问题，使得气体均匀进入多个单元管204内并进入电池单元内，保证了气体输送的均匀性。
其次，由于进气管201和分气管203内的气体在进入单元管204内，是从气压高的区域释放至气压低的区域，所以在进气管201和分气管203内的气体逐渐减少，使得气体压力逐渐减小时，单向弹性密封件205逐渐复位，使得单元管204逐渐被封闭，且在此封闭单元管204的过程中，进气管201和分气管203内的气体压力始终大于单元管204内，避免了进入单元管204内的气体回返至分气管203内，保证了气体输送至电池单元的均匀性。
在进气管201和分气管203内的气体输送完成后，在弹性压缩组件202自身弹性形变的作用自动复位，并通过供气单元向分气管203内供气，避免进气管201和分气管203内产生负压，保证了弹性压缩组件202能够正常复位，并将进气管201内的气体压缩回供气单元内。
在本实施例中，供气单元通过不同管路分别对进气管201和分气管203内进行供气，单向通道206仅能单向供气，即仅在供气单元向分气管203内供气时打开。
弹性压缩组件202包括滑动密封连接在进气管201内的活塞207，活塞207上背离分气管203的一侧连接有第一弹簧208，且第一弹簧208与进气管201的内壁连接，供气单元连通于活塞207和进气管201内壁组成的空间内。
弹性压缩组件202在使用时，活塞207和进气管201内壁之间形成封闭空气，当供气单元向此封闭空间内供气时，随着气体压力的增大，活塞207沿进气管201向下运动并拉伸第一弹簧208，通过活塞207的运动压缩进气管201和分气管203内的气体，使得进气管201和分气管203内的气体压力增大以挤压单向弹性密封件205发生形变，并在单元管204打开后挤压进气管201和分气管203内的气体进入单元管204内，保证气体输送的均匀性。
第一弹簧208通过自身的弹力以使得活塞207在完成气体输送之后自动复位，保证整个燃料电池运作的持续性。
单向弹性密封件205包括滑动连接在分气管203内底部的封闭件209和设置在分气管203内顶部的弹性受压装置210，弹性受压装置210上连接有与封闭件209连接的同步连接件211。
其中，封闭件209同时封闭多个单元管204与分气管203的连通处，弹性受压装置210在分气管203内气压增大时发生弹性压缩，并用于驱动封闭件209运动。
单向弹性密封件205在进气管201和分气管203内气体压力增大之后，弹性受压装置210受到气体压力的作用被压缩，从而带动同步连接件211运动，继而通过同步连接件211带动封闭件209同步运动，从而将单元管204打开以供气体进入。
而在气体输送完成之后，由于气体压力的减小，使得弹性受压装置210逐渐恢复形变，从而带动同步连接件211和封闭件209同步运动，继而将单元管204重新封闭，避免气体回返至分气管203内。
封闭件209包括滑动连接在分气管203内底部的两个侧边滑板212，两个侧边滑板212相对的侧壁上共同连接有多个密封板213，且多个密封板213用于分别密封多个单元管204和分气管203的连通处。
封闭件209在使用时，两个侧边滑板212与分气管203的内底部滑动连接，从而带动多个密封板213同步运动，使得密封板213在同步连接件211的带动下封闭或者打开单元管204。
相邻两个密封板213之间的间隙即用于供单元管204进气。
弹性受压装置210包括设置在分气管203内顶部的条形座214，条形座214的一侧开设有与电堆1外部连通的滑槽215，滑槽215的内底部设置有第二弹簧216，第二弹簧216的端部连接有与滑槽215内部滑动密封连接的受压板217，且同步连接件211与受压板217上背离第二弹簧216的一侧连接，并与两个侧边滑板212连接。
弹性受压装置210在分气管203内气体压强增大到一定值时，受压板217通过气体压强的作用向滑槽215内部滑动，此时第二弹簧216被压缩，通过受压板217的运动带动同步连接件211运动，从而带动侧边滑板212和密封板213同步运动，继而打开单元管204以供气体进入电池单元。
当分气管203内气体压力逐渐减小时，受压板217在第二弹簧216的弹力作用下逐渐复位，使得密封板213逐渐封闭单元管204，避免气体从单元管204内回返至分气管203内。
滑槽215与电堆1的外部连通，使得受压板217向滑槽215内部运动时不会使得内部气体压强增大，保证了受压板217的正常运动。
滑槽215的内侧壁上设置有限位板218，且限位板218和滑槽215内底部之间的距离大于第二弹簧216的原长，并用于与受压板217上背离第二弹簧216的一侧相抵。
通过设置的限位板218使得第二弹簧216始终处于压缩状态，以保证在分气管203内部气体压强正常时受压板217与限位板218相抵，通过第二弹簧216的弹力和限位板218的阻碍共同限制受压板217的位置，从而保证同步连接件211在分气管203未充入气体时的稳定性，避免密封板213移动打开单元管204而影响燃料电池的正常使用。
同步连接件211包括与受压板217上背离第二弹簧216的一侧连接的同步杆219，同步杆219的一端连接有与两个侧边滑板212连接的传动杆220。
同步连接件211通过同步杆219与受压板217连接并延伸至滑槽215外，然后通过传动杆220连接同步杆219和侧边滑板212，以使得侧边滑板212和密封板213跟随受压板217同步运动。
单向通道206包括设置在分气管203一侧并与供气单元连接的外接管道221，外接管道221内与分气管203连接的一端设置有限位槽222，限位槽222内滑动密封连接有负压板223，负压板223上背离分气管203内部的一侧设置有与外接管道221内侧壁连接的第三弹簧224，限位槽222的内侧壁上沿外接管道221的长度方向设置有进气槽225，且负压板223通过第三弹簧224与限位槽222的内底部相抵。
单向通道206在供气单元供气和活塞207复位时，通过供气单元供气时的气压以及活塞207复位时产生的负压能够负压板223在限位槽222内运动，当负压板223完全位于进气槽225两端的中间时，供气单元通过外接管道221、限位槽222和进气槽225向分气管203内供气，此时第三弹簧224被拉伸。
当供气完成之后，在第三弹簧224的弹力作用下负压板223复位并与限位槽222的内底部相抵，此时第三弹簧224仍处于被拉伸状态，以保证负压板223与限位槽222的内底部紧密相抵以封闭外接管道221，避免分气管203在向单元管204内充入气体时气压不稳定。
以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (4)

1.燃料电池电堆的歧管装置，包括电堆（1）和设置在电堆（1）内的多个电池单元，所述电堆（1）的上下两侧分别设置有进气歧管（2）和排气歧管（3），其特征在于，所述进气歧管（2）上开设有多个分别与多个电池单元相对应的进气口，所述排气歧管（3）上开设有多个与多个电池单元相对应的排气口；
所述进气歧管（2）包括进气管（201）和滑动密封设置在进气管（201）内的弹性压缩组件（202），所述进气管（201）连通有分气管（203），所述分气管（203）上连通有多个与对应电池单元连通的单元管（204），所述分气管（203）的内底部设置有用于同时封闭多个单元管（204）的单向弹性密封件（205），所述分气管（203）的一侧设置有单向通道（206），所述单向通道（206）连通有供气单元，所述进气管（201）和弹性压缩组件（202）之间的空间通过管道与供气单元连通；
其中，所述分气管（203）和进气管（201）组合形成T型，所述弹性压缩组件（202）通过供气单元加压运动时沿进气管（201）的长度方向发生拉伸弹性形变，且所述单向弹性密封件（205）通过气压发生压缩弹性形变并沿压缩方向运动，所述单向通道（206）用于在供气单元供气时打开；
所述单向弹性密封件（205）包括滑动连接在分气管（203）内底部的封闭件（209）和设置在分气管（203）内顶部的弹性受压装置（210），所述弹性受压装置（210）上连接有与封闭件（209）连接的同步连接件（211）；
其中，所述封闭件（209）同时封闭多个单元管（204）与分气管（203）的连通处，所述弹性受压装置（210）在分气管（203）内气压增大时发生弹性压缩，并用于驱动封闭件（209）运动；
所述封闭件（209）包括滑动连接在分气管（203）内底部的两个侧边滑板（212），两个所述侧边滑板（212）相对的侧壁上共同连接有多个密封板（213），且多个所述密封板（213）用于分别密封多个单元管（204）和分气管（203）的连通处；
所述弹性受压装置（210）包括设置在分气管（203）内顶部的条形座（214），所述条形座（214）的一侧开设有与电堆（1）外部连通的滑槽（215），所述滑槽（215）的内底部设置有第二弹簧（216），所述第二弹簧（216）的端部连接有与滑槽（215）内部滑动密封连接的受压板（217），且所述同步连接件（211）与受压板（217）上背离第二弹簧（216）的一侧连接，并与两个所述侧边滑板（212）连接；
所述同步连接件（211）包括与受压板（217）上背离第二弹簧（216）的一侧连接的同步杆（219），所述同步杆（219）的一端连接有与两个侧边滑板（212）连接的传动杆（220）。
2.根据权利要求1所述的燃料电池电堆的歧管装置，其特征在于，所述弹性压缩组件（202）包括滑动密封连接在进气管（201）内的活塞（207），所述活塞（207）上背离分气管（203）的一侧连接有第一弹簧（208），且所述第一弹簧（208）与进气管（201）的内壁连接，所述供气单元连通于活塞（207）和进气管（201）内壁组成的空间内。
3.根据权利要求1所述的燃料电池电堆的歧管装置，其特征在于，所述滑槽（215）的内侧壁上设置有限位板（218），且所述限位板（218）和滑槽（215）内底部之间的间距大于第二弹簧（216）的原长，并用于与受压板（217）上背离第二弹簧（216）的一侧相抵。
4.根据权利要求1所述的燃料电池电堆的歧管装置，其特征在于，所述单向通道（206）包括设置在分气管（203）一侧并与供气单元连接的外接管道（221），所述外接管道（221）内与分气管（203）连接的一端设置有限位槽（222），所述限位槽（222）内滑动密封连接有负压板（223），所述负压板（223）上背离分气管（203）内部的一侧设置有与外接管道（221）内侧壁连接的第三弹簧（224），所述限位槽（222）的内侧壁上沿外接管道（221）的长度方向设置有进气槽（225），且所述负压板（223）通过第三弹簧（224）与限位槽（222）的内底部相抵。
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