CN215496805U - 电堆和燃料电池系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种电堆和燃料电池系统，其中，所述电堆包括：电堆主体与限定所述电堆主体所在空间的壳体，所述电堆主体与所述壳体的内壁之间具有间隙，设置于所述壳体外部的引射泵，所述引射泵具有第一流体入口、第二流体入口和一个流体出口，其中，所述第一流体入口直接或间接与所述电堆的阴极气体出口相连，所述壳体的表面设置有与所述引射泵的第二流体入口匹配的端口，所述引射泵的第二流体入口通过所述端口与所述间隙连通，所述间隙内的气体由所述第二流体入口进入所述引射泵后自所述流体出口排出。
Description
技术领域
本申请涉及燃料电池技术领域，尤其涉及燃料电池系统的电堆。
背景技术
在燃料电池系统的运行过程中，由于很难保证完全的气密性，进入电堆参与电化学反应的一小部分氢气会逐渐从电池组的阳极通道(未图示)渗透到电池组外部。这些渗透出来的氢气会在电堆的外壳内逐渐积聚，进而成为安全隐患：如果积累的氢气达到一定极限而没有被排出电堆外壳，在某些特殊的情况下(如高温，静电等)氢气混合气会被点燃导致电堆爆炸等危险状况。在现有技术中，防止渗透的氢气在电堆外壳中积聚的一种可行方法是对外壳进行吹扫。如图1所示，包含阴极气体出口5A和阴极气体入口5B的电堆5具有外壳1。通常情况下，对电堆5的外壳1内部进行吹扫的方式是将一路空气气流由旁路2从一进风口3引入外壳1内，然后再在一出风口4处将外壳1内参与吹扫的混合气体排出。
然而，上述对外壳进行吹扫的方案具有如下缺点：首先，空气吹扫效率低下；其次，电堆外壳设置进风口和出风口以及空气旁路会额外增加加工成本；第三，吹扫气流进入电堆外壳内还会增加EAC的工作负荷，从而降低整个系统的工作效率。
实用新型内容
本申请公开了一种电堆和采用该电堆的燃料电池系统，其能够解决或优化上述问题。
为此，根据本申请的一个方面，公开了一种电堆，其包括：电堆主体与限定所述电堆主体所在空间的壳体，所述电堆主体与所述壳体的内壁之间具有间隙，设置于所述壳体外部的引射泵，所述引射泵具有第一流体入口、第二流体入口和一个流体出口，其中，所述第一流体入口直接或间接与所述电堆的阴极气体出口相连，所述壳体的表面设置有与所述引射泵的第二流体入口匹配的端口，所述引射泵的第二流体入口通过所述端口与所述间隙连通，所述间隙内的气体由所述第二流体入口进入所述引射泵后自所述流体出口排出。
根据本申请的一示例性实施例，所述第一流体入口为一次流体入口/高压流体入口，所述第二流体入口为二次流体入口/低压流体入口。
根据本申请的一示例性实施例，所述端口设置于所述壳体的上方。
根据本申请的一示例性实施例，所述壳体的内壁在靠近所述端口处被构造为易于气体汇聚的形状。
根据本申请的一示例性实施例，所述壳体的内壁在靠近所述端口处被构造为自远端向端口方向收缩的斜坡、碗形或锥形。
根据本申请的一示例性实施例，所述壳体上还设置有压力平衡单元。
根据本申请的一示例性实施例，所述压力平衡单元为连通所述壳体的内、外部的通气孔或通气管道。
根据本申请的一示例性实施例，所述压力平衡单元为连接有清洁气体供应装置的通气孔或通气管道。
根据本申请的一示例性实施例，所述压力平衡单元设置于所述端口所在的壳体表面对侧的面上。
根据本申请的另一个方面，公开了一种燃料电池系统，其采用如前所述的电堆。
为了能更进一步了解本申请的特征以及技术内容，请参阅以下有关本申请的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本申请加以限制。
附图说明
本申请的前述和其它方面将通过下面参照附图所做的详细介绍而被更完整地理解和了解，在附图中：
图1为现有技术中对电堆外壳进行吹扫的示意图；
图2本申请电堆的一个实施方式的简要示意图；
图3为图2实施方式的部分细节示意图。
具体实施方式
为帮助本领域的技术人员确切地理解本申请要求保护的主题，下面结合附图详细描述本申请的具体实施方式。为了突出发明要点，燃料电池系统中一些公知的元件以及布置在本申请的简要示意图中已经省略。
结合图2、图3所示，一种电堆，其包括：电堆主体10与限定所述电堆主体10所在空间的壳体20，所述电堆主体10与所述壳体20的内壁之间具有间隙30，所述电堆具有阴极气体出口22A与阴极气体入口22B。该电堆还包括设置于所述壳体20外部的引射泵40，所述引射泵40的第一流体入口41直接或间接与所述电堆的阴极气体出口22A相连，所述壳体20的表面设置有与所述引射泵40的第二流体入口42匹配的端口21，所述引射泵40的第二流体入口42通过所述端口21与所述间隙30连通，所述间隙30内的气体由所述第二流体入口42进入所述引射泵40后自所述引射泵40的流体出口43排出。其中，所述第一流体入口41为引射泵40的一次流体入口/高压流体入口，所述第二流体入口42为引射泵40的二次流体入口/低压流体入口。
根据引射泵的工作原理，本领域技术人员可以理解：高压空气以流量Q1由喷嘴41a高速射出时，连续挟走吸入室44内的空气，在吸入室44内造成一定程度的真空，使得壳体20内的气体在气压作用下，以流量Q2由第二流体入口42进入吸入室44。两股气体Q1+Q2在引射泵40中进行混合，使流速、压力趋于一致，最后以一定流速由流体出口43输送出去，从而实现了对壳体20内氢气的排放。
由于氢气的密度低于空气，泄漏的氢气会聚集在壳体20内靠上的位置，因此，在较佳的实施方式中，所述端口21设置于所述壳体20的上方，以便于提高气体吸入效率；此外，在一些实施方式中，还可以将所述壳体20的内壁在靠近所述端口21处构造出易于气体汇聚的形状，例如斜坡、末端汇聚至端口的碗形或锥形等。
在不同的实施方式中，为了避免因引射泵40的过度吸引造成壳体内部出现真空的情况，所述壳体20上还可以设置压力平衡单元24。所述压力平衡单元24例如为连通所述壳体20的内、外部的通气孔或通气管道。为了保证壳体20内部不被污染，所述压力平衡单元24也可以为额外连接有清洁气体供应装置(未图示)的通气孔或通气管道。
可以理解，在不同的实施方式中，压力平衡单元24的位置可以设置在壳体20的不同地方，但作为较佳的实施方式，所述压力平衡单元24设置于端口21所在的壳体表面对侧的壳体表面上。
可以理解，采用了上述电堆的燃料电池系统，能够实现较佳的通风效果，利用真空效应将积聚在壳体上方的氢气吸入喷射泵后排出，从而使电堆外壳中的氢气浓度保持在要求的限度内。由于电堆的阴极气体出口气流量大，通风效率高，采用该方案对电堆壳体通风，无需额外增加气体管路，系统效率更高。
虽然基于特定的实施方式显示和描述了本申请，但本申请并不限制于所示出的细节。相反地，在权利要求及其等同替换的范围内，本申请的各种细节可以被改造。
Claims (10)
1.一种电堆，包括电堆主体与限定所述电堆主体所在空间的壳体，所述电堆主体与所述壳体的内壁之间具有间隙，其特征在于，还包括设置于所述壳体外部的引射泵，所述引射泵具有第一流体入口、第二流体入口和一个流体出口，其中，所述第一流体入口直接或间接与所述电堆的阴极气体出口相连，所述壳体的表面设置有与所述引射泵的第二流体入口匹配的端口，所述引射泵的第二流体入口通过所述端口与所述间隙连通，所述间隙内的气体由所述第二流体入口进入所述引射泵后自所述流体出口排出。
2.根据权利要求1所述的电堆，其特征在于，所述第一流体入口为一次流体入口/高压流体入口，所述第二流体入口为二次流体入口/低压流体入口。
3.根据权利要求1所述的电堆，其特征在于，所述端口设置于所述壳体的上方。
4.根据权利要求1所述的电堆，其特征在于，所述壳体的内壁在靠近所述端口处被构造为易于气体汇聚的形状。
5.根据权利要求4所述的电堆，其特征在于，所述壳体的内壁在靠近所述端口处被构造为自远端向端口方向收缩的斜坡、碗形或锥形。
6.根据权利要求1所述的电堆，其特征在于，所述壳体上还设置有压力平衡单元。
7.根据权利要求6所述的电堆，其特征在于，所述压力平衡单元为连通所述壳体的内、外部的通气孔或通气管道。
8.根据权利要求6所述的电堆，其特征在于，所述压力平衡单元为连接有清洁气体供应装置的通气孔或通气管道。
9.根据权利要求6所述的电堆，其特征在于，所述压力平衡单元设置于所述端口所在的壳体表面对侧的面上。
10.一种燃料电池系统，其特征在于，采用如权利要求1-9中任意一项所述的电堆。
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Applications Claiming Priority (1)
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2021
- 2021-08-12 CN CN202121879457.6U patent/CN215496805U/zh active Active
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