CN213366637U - 缓冲机构及燃料电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种缓冲机构及燃料电池，包括具有容腔的罐体和将所述容腔分隔成多个腔室的隔板，所述罐体上设有分别与各所述腔室连通的进气管和分别与各所述腔室连通的出气管，所述隔板活动设于所述容腔中，以平衡该隔板两侧的所述腔室的气压。本实用新型中的缓冲机构及燃料电池通过采用活动设置的隔板将容腔分隔成多个腔室，各腔室为相应出气管压力变化提供了一个缓冲空间，减小了相应出气管压力波动时对应进气管中压力的影响；有利于减小一个腔室气压随另一个腔室气压变化时的变化幅度；从而有利于减小多个出气管上气压的瞬时波动，保持多个出气管气压的稳定，提高各电堆电压的稳定性，保障燃料电池的寿命和安全。

Description

缓冲机构及燃料电池

技术领域

本实用新型属于燃料电池技术领域，更具体地说，是涉及一种缓冲机构及燃料电池。

背景技术

燃料电池系统整体性能依赖于阴阳极的进气压力、温度、湿度、流量等诸多因素，其中压力控制在系统控制策略中占有重要的地位。压力控制得不好，会导致压力波动大，使各电堆电压输出波动较大；压力太大，还会损坏膜电极，从而影响燃料电池系统寿命，甚至带来安全隐患。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种缓冲机构，以解决现有技术中存在的燃料电池进气压力波动大的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种缓冲机构，包括具有容腔的罐体和将容腔分隔成多个腔室的隔板，罐体上设有分别与各腔室连通的进气管和分别与各腔室连通的出气管，隔板活动设于容腔中，以平衡该隔板两侧的腔室的气压。

通过采用活动设置在容腔中的隔板，将容腔分隔成多个腔室；进气管中的气体流入腔室后由相应的出气管输出，各腔室为相应出气管压力变化提供了一个缓冲空间，减小了相应出气管压力波动时对应进气管中压力的影响；在一个腔室气压波动时，隔板可在该腔室与相邻腔室之间活动，使得两个腔室的气压平衡；由于隔板的移动速度相对气体流速较慢，有利于减小出气管气压变化时相邻两个腔室之间气体膨胀和压缩的速度，从而有利于减小一个腔室气压随另一个腔室气压变化时的变化幅度；从而有利于减小多个出气管上气压的瞬时波动，保持多个出气管气压的稳定，提高各电堆电压的稳定性，保障燃料电池的寿命和安全。

在本实用新型的一个实施例中，罐体中设有滑动支撑隔板的导轨。

通过采用上述技术方案，可减小隔板移动阻力。

在本实用新型的一个实施例中，导轨的数量为多个，多个导轨沿隔板的周向布局。

通过采用上述技术方案，可保持隔板平稳。

在本实用新型的一个实施例中，罐体包括筒体和可拆卸安装于筒体端部的盖体。

通过采用上述技术方案，便于罐体的加工和隔板的安装。

在本实用新型的一个实施例中，腔室中设有连通对应进气管与相应出气管的连接管，连接管上开设有与腔室连通的气孔。

通过采用上述技术方案，可阻挡隔板移动。

在本实用新型的一个实施例中，连接管上开设有多个气孔。

通过采用上述技术方案，可控制进气管气体在腔室与出气管之间的分流速度。

在本实用新型的一个实施例中，进气管伸入腔室中。

通过采用上述技术方案，可阻挡滑板移动。

在本实用新型的一个实施例中，出气管伸入腔室中。

通过采用上述技术方案，可阻挡滑板移动。

在本实用新型的一个实施例中，腔室中设有止挡隔板移动的限位块，隔板与对应的限位块的距离小于等于该隔板与相应的进气管及出气管的距离。

通过采用上述技术方案，可阻挡滑板移动。

在本实用新型的一个实施例中，进气管的内径大于等于出气管的内径。

通过采用上述技术方案，有利于减小腔室及出气管中气压波动时对进气管气压的影响。

在本实用新型的一个实施例中，罐体于腔室中设有用于检测相应隔板位置的感应件。

通过采用上述技术方案，便于检测隔板位置，以便调节进气管流量。

在本实用新型的一个实施例中，包括多个电堆和用于向电堆供气的气源，燃料电池还包括上述任一实施例的缓冲机构，各进气管与气源相连，各出气管分别与电堆相连。

通过采用上述技术方案，能够减小电堆进气压力的波动，使得各电堆进气压力均衡，保障电堆电压平稳。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的燃料电池的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的缓冲机构的立体结构示意图；

图3为图2中缓冲机构的爆炸图；

图4为图2中缓冲机构的透视图；

图5为本实用新型另一实施例提供的缓冲机构的透视图；

图6为本实用新型又一实施例提供的缓冲机构的示意图。

其中，图中各附图标记：

1-缓冲机构；10-罐体；101-容腔；102-腔室；11-筒体；111-限位块；12-盖体；13-隔板；14-导轨；15-进气管；16-出气管；17-连接管；171-气孔；18-分流管；19-感应件；

2-电堆；

3-气源。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图2、图3及图4，现对本实用新型实施例提供的缓冲机构1进行说明。缓冲机构1包括罐体10和隔板13，罐体10具有容腔101，隔板13将容腔101分隔成多个腔室102，隔板13活动设于罐体10中。罐体10上设有多个进气管15和多个出气管16，多个进气管15分别与多个腔室102连通，多个出气管16分别与多个腔室102连通。隔板13活动设于容腔101中，以平衡该隔板13两侧的腔室的气压，即：在隔板13两侧的腔室的气压不平衡时，两个腔室之间的气压压差推动隔板13移动，隔板13向气压低的腔室移动，气压低的腔室中气体被隔板13压缩，气压高的腔室中气体膨胀，使得两个腔室气压趋向平衡。

本实用新型的缓冲机构1采用活动设置在容腔101中的隔板13，将容腔101分隔成多个腔室102，进气管15中的气体流入对应腔室后由相应的出气管16输出。各腔室为相应出气管16压力变化提供了一个缓冲空间，减小了相应出气管16压力波动时对应进气管15中压力的影响，缩小了进气管15压力波动范围。在一个腔室气压波动时，隔板13可在该腔室与相邻腔室1之间活动，使得两个腔室的气压平衡，减小两个腔室中气压的波动。由于隔板13的移动速度相对气体流速较慢，有利于减小出气管16气压变化时相邻两个腔室之间气体膨胀和压缩的速度，使得进气管15中进气变化能够对腔室中气压进行调节，从而有利于减小一个腔室气压随另一个腔室气压变化时的变化幅度；通过隔板13将相邻两个腔室分隔开，可以避免两个腔室连通导致两个腔室中气压同步变化，避免两个腔室相对应的进气管15气流量同步调节，减小一个腔室气压变化对相邻腔室气压的影响。这样通过腔室减小了出气管16气压波动对进气管15气压波动的影响，通过隔板13进一步减小了相邻腔室之间气压波动的影响，减小出气管16的波动速度和幅度，减缓进气管15压力波动对相邻进气管15压力产生的干扰，从而有利于保持多个出气管16中气压的稳定。

在本实用新型的一个实施例中，请参阅图2及图3，缓冲机构1包括分流管18，各进气管15与分流管18相连，分流管18与气源3相连，这样可以通过分流管18将气源3输出的气体分别输送至各进气管15，保障各进气管15进气端压力相同。

在本实用新型的另一个实施例中，请参阅图6，各进气管15的进气端相连。这样可保障各进气管15的进气端气压相同。

在本实用新型的一个实施例中，请参阅图，3至图5，罐体10中设有导轨14，导轨14滑动支撑隔板13。通过导轨14支撑隔板13，能够减小隔板13移动过程中的阻力，避免隔板13卡死失效。

可选地，请参阅图4及图5，导轨14的数量为多个，多个导轨14沿隔板13周向布局，通过多个导轨14支撑隔板13边缘，能够保障隔板13稳定。可选地，导轨14数量可以是两个、三个或四个等。

在本实用新型的一个实施例中，请参阅图2至图4，罐体10包括筒体11和盖体12，盖体12可拆卸安装在筒体11的端部。盖体12与筒体11可拆卸连接，通过盖体12盖合筒体11，将筒体11密封，这样便于罐体10的加工和维护。可选地，筒体11可以是呈圆管、圆桶、方管或方桶结构等。

在一个实施例中，请参阅图3，筒体11的两端开口，盖体12的数量为两个，两个盖体12分别盖合在筒体11两端。这样可以将罐体10的两端打开，方便缓冲机构1的维护。

在另一个实施例中，筒体11一端开口，盖体12盖在筒体11开口的一端，这样可以由筒体11开口的一端将罐体10打开。

在本实用新型的一个实施例中，请参阅图2至图4，容腔101呈柱状结构，且多个腔室102沿容腔101长度方向布局。这样可以采用管材加工罐体10，利用管腔形成容腔101，有利于降低罐体10加工成本。多个腔室沿容腔长度方向布局，便于导轨14和隔板13的安装和维护。

在本实用新型的一个实施例中，请参阅图2至图4，腔室102中设有连接管17，连接管17连通进气管15和出气管16，连接管17上开设有气孔171，气孔171与腔室102连通。通过连接管17能够阻挡隔板13移动，防止相邻两个进气管15之间的隔板13移动至相邻两个进气管15的外侧，或者移动至相邻两个出气管16的外侧。

可选地，请参阅图2至图4，连接管17上开设有多个气孔171，采用多个气孔171有利于气体由连接管17周向均匀流入腔室102中，在气流流出连接管17进入腔室102时形成气旋，减小由进气管15直接流入出气管16中的气流，使得出气管16气流量增大时腔室102中的气体能够进入到出气管16中，减小出气管16压力对进气管15压力的直接影响。

可选地，进气管15与罐体10可拆卸连接，出气管16与罐体10可拆卸连接，这样方便进气管15与出气管16的安装和拆卸，便于缓冲机构1的维护。

在本实用新型的一个实施例中，请参阅图5，进气管15伸入腔室102中。通过进气管15伸入腔室102中能够阻挡隔板13移动，防止相邻两个进气管15之间的隔板13移动至相邻两个进气管15的外侧。在本实施例中，出气管16也可伸入腔室102中，腔室102中也可设置限位块111，防止相邻两个出气管16之间的隔板13移动至相邻两个出气管16的外侧。

在本实用新型的另一个实施例中，请参阅图5，出气管16伸入腔室102中。通过出气管16伸入腔室102中能够阻挡隔板13移动，防止相邻两个出气管16之间的隔板13移动至相邻两个出气管16的外侧。在本实施例中，进气管15也可伸入腔室102中，腔室102中也可设置限位块111，防止相邻两个进气管15之间的隔板13移动至相邻两个进气管15的外侧。

在本实用新型的一个实施例中，隔板13的数量为一个，腔室102的数量为两个，这样可以连接两条供气管线，保障两条供气管线中气流的稳定。

在本实用新型的另一个实施例中，隔板13的数量也可以为两个或两个以上，容腔101被隔板13分隔呈多个腔室102，这样可以连接多条管线中，保障多条管线中气流的稳定。

在本实用新型的又一个实施例中，请参阅图5，腔室102中设有限位块111，限位块111止挡隔板13移动，隔板13与对应的限位块111的距离小于等于该隔板13与相应的进气管15的距离，且隔板13与对应的限位块111的距离小于等于该隔板13与相应的出气管16的距离。即，在各腔室102中，腔室102端部的隔板13与进气管15之间设有限位块111，限位块111位于该隔板13与相应的出气管16之间。通过限位块111能够阻挡隔板13移动，防止相邻两个限位块111之间的隔板13移动至相邻两个进气管15的外侧，或者移动至相邻两个出气管16的外侧。在本实施例中，出气管16也可伸入腔室102中，进气管15也可伸入腔室102中，也可通过连接管17连接进气管15与出气管16。

在本实用新型的一个实施例中，进气管15的内径大于等于出气管16的内径，由于进气管15内径较大，这样使得出气管16气流速度和压力波动时对进气管15中气流速度和压力的影响较小，有利于进气管15中气流流量的调节和平衡。

在本实用新型的一个实施例中，请参阅图4，罐体10中设有感应件19，感应件19位于腔室102中，感应件19用于感应隔板13位置。通过感应件19能够检测罐体10中隔板13位置，在相邻进气管15或出气管16压力波动时，可以根据感应件19检测的隔板13位置判断隔板13是否卡死失效。同时，也可根据隔板13移动速度随相邻腔室102压差大小的变化关系，调整进气管15流量的调节速度和频率，以使各出气管16中的气体流量更加稳定。

本实用新型实施例还提供一种燃料电池，请参阅图1、图2及图4，燃料电池包括多个电堆2和气源3，气源3用于向电堆2供气。燃料电池还包括上述任一实施例中的缓冲机构1，各进气管15与气源3相连，各出气管16与电堆2相连。采用该缓冲机构1，可将一个气源3的气体供给多个电堆2，由于缓冲机构1能够为各电堆2与气源3之间提供了一个腔室102，减缓电堆2压力波动时对气源3输出压力的影响，从而能够减小与气源3相连的多个电堆2波动时产生的干扰。由于隔板13调节相邻两个腔室中气压，保持相邻腔室气压平衡，可减缓相邻腔室之间气压波动的幅度和频率。这样就能够减小与气源3相连的多个电堆2对应进气管15的压力波动频率和幅度，提高电堆2进气压力的稳定性，保障电堆2的电压的平稳，防止膜电极损坏，提升燃料电池的安全性能，保障燃料电池的寿命。可选地，气源3可以包括燃气气源和空气气源，缓冲机构1的数量为两个，两个缓冲机构1分别与燃气气源和空气气源相连，燃气气源向电堆2中供应气体燃料，空气气源用于向电堆2中供给氧气。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.缓冲机构，其特征在于：包括具有容腔的罐体和将所述容腔分隔成多个腔室的隔板，所述罐体上设有分别与各所述腔室连通的进气管和分别与各所述腔室连通的出气管，所述隔板活动设于所述容腔中，以平衡该隔板两侧的所述腔室的气压。

2.如权利要求1所述的缓冲机构，其特征在于：所述罐体中设有滑动支撑所述隔板的导轨。

3.如权利要求2所述的缓冲机构，其特征在于：所述导轨的数量为多个，多个所述导轨沿所述隔板的周向布局。

4.如权利要求1所述的缓冲机构，其特征在于：所述罐体包括筒体和可拆卸安装于所述筒体端部的盖体。

5.如权利要求1所述的缓冲机构，其特征在于：所述腔室中设有连通对应所述进气管与相应所述出气管的连接管，所述连接管上开设有与所述腔室连通的气孔。

6.如权利要求5所述的缓冲机构，其特征在于：所述连接管上开设有多个所述气孔。

7.如权利要求1所述的缓冲机构，其特征在于：所述进气管伸入所述腔室中；和/或，所述出气管伸入所述腔室中。

8.如权利要求1所述的缓冲机构，其特征在于：所述腔室中设有止挡所述隔板移动的限位块，所述隔板与对应的所述限位块的距离小于等于该所述隔板与相应的所述进气管及所述出气管的距离。

9.如权利要求1至8任一项所述的缓冲机构，其特征在于：所述腔室中设有用于感应相应隔板位置的感应件。

10.燃料电池，包括多个电堆和用于向所述电堆供气的气源，其特征在于：所述燃料电池还包括如权利要求1-9任一项所述的缓冲机构，各所述进气管与所述气源相连，各所述出气管分别与所述电堆相连。

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