CN220963410U - 一种便携式氢气质子交换膜燃料电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种便携式氢气质子交换膜燃料电池，属于燃料电池技术领域。一种便携式氢气质子交换膜燃料电池，包括电堆组件、壳体组件以及DC/DC转换器，电堆组件固定壳体组件上且容置在壳体组件内；电堆组件包括由上至下依次连接的氢进组件、接口端板组件、电池组件和后端板组件，氢进组件包括氢进法兰、单向阀、燃料接口管，燃料接口管连接在电池组件上且与电池组件的氢气通道连通；氢进法兰与燃料接口管连接，单向阀设置在燃料接口管内，壳体上设有USB母口，DC/DC转换器插接在USB母口上。

Description

一种便携式氢气质子交换膜燃料电池

技术领域

本实用新型属于燃料电池技术领域，特别是一种便携式氢气质子交换膜燃料电池。

背景技术

氢气质子交换膜燃料电池是一种高效、清洁的能源，质子交换膜燃料电池是将氢能转换成电能的一种装置，氢气从阳极进入，和从阴极进入的空气在质子交换膜两侧发生电化学反应，氢气分解成氢离子和电子，氢离子穿过质子交换膜，电子从外部回路到达阴极，在阴极生成水。质子交换膜燃料电池生成物几乎没有污染。质子交换膜燃料电池可根据功率需要而定多种功率需要。例如专利号：202320327165.4，一种便携式直接甲醇燃料电池，同样采用了便携式的结构，而对甲醇燃料和氢气在电堆结构中反应，电堆结构可采用组合结构大致相同，但甲醇是液体，氢气是气体，因此需要对其输入燃料位置进行改进，以适配氢气的使用。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种便携式氢气质子交换膜燃料电池，具有

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：

一种便携式氢气质子交换膜燃料电池，包括电堆组件、壳体组件以及DC/DC转换器，所述电堆组件固定壳体组件上且容置在所述壳体组件内；所述电堆组件包括由上至下依次连接的氢进组件、接口端板组件、电池组件和后端板组件，所述氢进组件包括氢进法兰、单向阀、燃料接口管，所述燃料接口管连接在电池组件上且与电池组件的氢气通道连通；所述氢进法兰与燃料接口管连接，所述单向阀设置在所述燃料接口管内，所述壳体上设有USB母接口，所述DC/DC转换器插接在所述USB母接口上。

在上述便携式氢气质子交换膜燃料电池中，所述壳体组件包括壳体、顶盖、上盖和底盖，所述电堆组件固定在底盖上，所述壳体固定在底盖上且围绕电堆组件设置，所述上盖固定在所述壳体的上端，所述顶盖可拆卸在所述上盖的上端，所述氢进组件伸入所述上盖内。

在上述便携式氢气质子交换膜燃料电池中，所述壳体上设有若干空气进孔，且所述空气进孔整列分布在所述壳体上。

在上述便携式氢气质子交换膜燃料电池中，所述氢进组件还包括氢气压力传感器，所述氢气压力传感器设置在所述燃料接口管内，所述氢气压力传感器设置在单向阀的下方。

在上述便携式氢气质子交换膜燃料电池中，所述氢进组件还包括第一密封圈，所述第一密封圈设置在氢进法兰与燃料接口管之间并进行密封。

在上述便携式氢气质子交换膜燃料电池中，所述电池组件包括位于依次设置的阳极特殊板、中间的若干组正常双极板和位于底端的阴极特殊板，阳极特殊板由有孔光板和阳极封板用密封胶粘结，阴极特殊板由无孔光板和阴极封板用密封胶粘结，正常双极板由阳极板和阴极板用密封胶粘结，所述阳极板和阴极板之间设置有质子交换膜，所述阳极板、阴极板和质子交换膜将氢气和空气隔离。

与现有技术相比，本申请具有以下优点:

本申请的实用新型氢气质子交换膜燃料电池燃料氢气进出口只有一个，利用系统让氢气充满整个流道，不需要氢气排出。空气进出口也只有一个，空气进口采用周向进气，利用浓度扩散原理，充满流道，不需要空气压缩机。反应生成水在阴极侧蒸发排出，不需要空气压缩机和氢气动力。电堆压紧后连接用限位板连接。电池有氢气快接接头。具有结构简单、实用等特点。

附图说明

图1是便携式氢气质子交换膜燃料电池实施轴侧视图；

图2是便携式氢气质子燃料电池电堆组件局部剖视图；

图3是便携式氢气质子燃料电池接口端板组件俯视图；

图4是图3中A-A位置的局部剖视图；

图5是便携式氢气质子燃料电池组各俯视图；

图6是图5中A-A位置的局部剖视图；

图7便携式氢气质子燃料电池后端版组件零件指示图；

图8是图7中A-A位置的局部剖视图；

图9是便携式氢气质子燃料电池中壳体组件的示意图；

图10是图6中A-A位置的局部剖视图；

图11是壳体组件的俯视图。

图中，

1、电堆组件；11、氢进法兰；12、第一密封圈；13、单向阀；14、燃料接口管；15、氢气压力传感器；

16、接口端板组件；162、接口端板；163、阳极绝缘板；164、阳极集流板；166、第一螺纹套；

17、限位板；

18、电池组件；181、阳极特殊板；182、普通双极板；183、质子交换膜；184、阴极特殊板；185、氢气通道；

19、后端板组件；192、后端板；193、浮动端板；194、弹簧碟片；195、阴极绝缘板；196、阴极集流板；197、第二螺纹套；

20、第二密封圈；

2、壳体组件；21、顶盖；22、上盖；23、壳体；26、空气进孔；27、USB母接口；

3、DC/DC转换器。

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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11所示，一种便携式氢气质子交换膜燃料电池，包括电堆组件1、壳体组件2以及DC/DC转换器3，电堆组件1固定壳体组件2上且容置在壳体组件2内；电堆组件1包括由上至下依次连接的氢进组件、接口端板组件16、电池组件18和后端板组件19，氢进组件包括氢进法兰11、单向阀13、燃料接口管14，燃料接口管14连接在电池组件18上且与电池组件18的氢气通道185连通；氢进法兰11与燃料接口管14连接，单向阀13设置在燃料接口管14内，壳体23上设有USB母接口27，DC/DC转换器3插接在USB母接口27上。

本申请中，针对氢气的方案进行改进，在输入氢气的位置，设置氢进组件，在输入氢气时，可外面氢气源可对接直接对接在氢进法兰11上，对内部冲入氢气，通过单向阀13，使氢气进入到电池组件18内后，氢气不能够逃逸出，从而实现对氢气的利用。

由于是便携式设计，这种燃料电池可以轻便地携带和移动，使其非常适合户外、远程或移动应用。便携性为用户提供了更多的灵活性和便利性。质子交换膜183燃料电池是高效的能源转换设备，将氢气作为燃料，在电化学反应中产生电能。与传统的燃烧能源相比，燃料电池可以实现更高的能源利用率。DC/DC转换器3的存在可以实现电能的高效转换和管理。这有助于确保电池组件18的电能输出稳定，并最大程度地利用其产生的电能。

进一步的，接口端板组件16、电池组件18和后端板组件19采用限位板17以一定预压力压紧固定。限位板17外部套着绝缘套，防止短路。限位板17固定在接口端板组件16和后端板组件19上，防止电池组件18内的双极板水平滑动。

进一步的，接口端板组件16包括接口端板162、阳极绝缘板163、阳极集流板164、以及若干第二密封圈20组成。接口端板162的若干第一螺纹套166和限位板17通过螺栓配合连接。阳极绝缘板163电绝缘接口端板162和阳极集流板164。阳极集流板164发出电子。氢气从氢进法兰11和燃料接口管14进入电池组件18，从电池组件18的氢气通道185进入到电池组件18的阳极板内部。多个第二密封圈20设置在接口端板162和燃料接口管14之间，防止氢气沿各个方向泄露。

进一步的，后端版组件包括后端版、浮动端板193、弹簧碟片194、阴极集流板196、阴极绝缘板195。后端板192和浮动端板193之间定位安装弹簧碟片194，利用弹簧碟片194的变形以较少的材料承载较大的力。后端板192上阴极绝缘板195将电堆导电部分和后端板192电绝缘。阴极集流板196用于收集反应生成电子，从而形成电流。后端板192的若干第二螺纹套197和限位板17通过螺栓配合连接。

具体地，壳体组件2包括壳体23、顶盖21、上盖22和底盖，电堆组件1固定在底盖上，壳体23固定在底盖上且围绕电堆组件1设置，上盖22固定在壳体23的上端，顶盖21可拆卸在上盖22的上端，氢进组件伸入上盖22内。打开顶盖21后就可以对内部添加氢气。

优选的，顶盖21和上盖22螺纹连接。上盖22和壳体23用四个沉头螺钉连接。壳体23用四个内六角螺钉固定电堆组件1。

上盖22开孔并安装微型电压表和USB母接口27。USB母接口27连接DC/DC转换器3，USB母接口27的高压接头接阴极集流板196，USB母接口27的低压接头接阳极集流板164。

上盖上安装有母接口26，母接口26可以插入USB公头，可连接DC/DC转换器，DC/DC转换器可连接便携式设备。

具体地，壳体23上设有若干空气进孔26，且空气进孔26整列分布在壳体23上。

具体地，氢进组件还包括氢气压力传感器15，氢气压力传感器15设置在燃料接口管14内，氢气压力传感器15设置在单向阀13的下方。

具体地，氢进组件还包括第一密封圈12，第一密封圈12设置在氢进法兰11与燃料接口管14之间并进行密封。

具体地，电池组件18包括位于依次设置的阳极特殊板181、中间的若干组普通双极板182和阴极特殊板184，阳极特殊板181由有孔光板和阳极封板用密封胶粘结，阴极特殊板184由无孔光板和阴极封板用密封胶粘结，普通双极板182由阳极板和阴极板用密封胶粘结，阳极板和阴极板之间设置有质子交换膜183，阳极板、阴极板和质子交换膜183将氢气和空气隔离。

有孔光板对应电池组件18的氢气通道185，氢气从有孔光板的孔流入氢气通道185。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示，诸如上、下、左、右、前、后……，仅用于解释在某一特定姿态，如附图所示，下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。同时，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

以上部件均为通用标准件或本技术领域人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种便携式氢气质子交换膜燃料电池，包括电堆组件(1)、壳体组件(2)以及DC/DC转换器(3)，所述电堆组件(1)固定壳体组件(2)上且容置在所述壳体组件(2)内；所述电堆组件(1)包括由上至下依次连接的氢进组件、接口端板组件(16)、电池组件(18)和后端板组件(19)，所述氢进组件包括氢进法兰(11)、单向阀(13)、燃料接口管(14)，所述燃料接口管(14)连接在电池组件(18)上且与电池组件(18)的氢气通道(185)连通；所述氢进法兰(11)与燃料接口管(14)连接，所述单向阀(13)设置在所述燃料接口管(14)内，所述壳体上设有USB母接口，所述DC/DC转换器(3)插接在所述USB母接口(27)上。

2.根据权利要求1所述的便携式氢气质子交换膜(183)燃料电池，其特征在于，所述壳体组件(2)包括壳体(23)、顶盖(21)、上盖(22)和底盖，所述电堆组件(1)固定在底盖上，所述壳体(23)固定在底盖上且围绕电堆组件(1)设置，所述上盖(22)固定在所述壳体(23)的上端，所述顶盖(21)可拆卸在所述上盖(22)的上端，所述氢进组件伸入所述壳体上盖(22)内。

3.根据权利要求2所述的便携式氢气质子交换膜(183)燃料电池，其特征在于，所述壳体(23)上设有若干空气进孔(26)，且所述空气进孔(26)整列分布在所述壳体(23)上。

4.根据权利要求1所述的便携式氢气质子交换膜(183)燃料电池，其特征在于，所述氢进组件还包括氢气压力传感器(15)，所述氢气压力传感器(15)设置在所述燃料接口管(14)内，所述氢气压力传感器(15)设置在单向阀(13)的下方。

5.根据权利要求4所述的便携式氢气质子交换膜(183)燃料电池，其特征在于，所述氢进组件还包括第一密封圈(12)，所述第一密封圈(12)设置在氢进法兰(11)与燃料接口管(14)之间并进行密封。

6.根据权利要求1所述的便携式氢气质子交换膜(183)燃料电池，其特征在于，所述电池组件(18)包括位于依次设置的阳极特殊板(181)、中间的若干组正常双极板和位于底端的阴极特殊板(184)，阳极特殊板(181)由有孔光板和阳极封板用密封胶粘结，阴极特殊板(184)由无孔光板和阴极封板用密封胶粘结，正常双极板由阳极板和阴极板用密封胶粘结，所述阳极板和阴极板之间设置有质子交换膜(183)，所述阳极板、阴极板和质子交换膜(183)将氢气和空气隔离。