專利名稱：一種常壓空氣冷卻的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的封裝裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池，尤其涉及一種常壓空氣冷卻的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的封裝裝置。
背景技術(shù)：
電化學(xué)燃料電池是一種能夠?qū)浼把趸瘎┺D(zhuǎn)化成電能及反應(yīng)產(chǎn)物的裝置。該裝置的內(nèi)部核心部件是膜電極(Membrane Electrode Assembly，簡稱MEA)，膜電極(MEA)由一張質(zhì)子交換膜、膜兩面夾兩張多孔性的可導(dǎo)電的材料，如碳紙組成。在膜與碳紙的兩邊界面上含有均勻細(xì)小分散的引發(fā)電化學(xué)反應(yīng)的催化劑，如金屬鉑催化劑。膜電極兩邊可用導(dǎo)電物體將發(fā)生電化學(xué)發(fā)應(yīng)過程中生成的電子，通過外電路引出，構(gòu)成電流回路。
在膜電極的陽極端，燃料可以通過滲透穿過多孔性擴(kuò)散材料(碳紙)，并在催化劑表面上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，失去電子，形成正離子，正離子可通過遷移穿過質(zhì)子交換膜，到達(dá)膜電極的另一端陰極端。在膜電極的陰極端，含有氧化劑(如氧氣)的氣體，如空氣，通過滲透穿過多孔性擴(kuò)散材料(碳紙)，并在催化劑表面上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)得到電子，形成負(fù)離子。在陰極端形成的陰離子與陽極端遷移過來的正離子發(fā)生反應(yīng)，形成反應(yīng)產(chǎn)物。
在采用氫氣為燃料，含有氧氣的空氣為氧化劑(或純氧為氧化劑)的質(zhì)子交換膜燃料電池中，燃料氫氣在陽極區(qū)的催化電化學(xué)反應(yīng)就產(chǎn)生了氫正離子(或叫質(zhì)子)。質(zhì)子交換膜幫助氫正離子從陽極區(qū)遷移到陰極區(qū)。除此之外，質(zhì)子交換膜將含氫氣燃料的氣流與含氧的氣流分隔開來，使它們不會相互混合而產(chǎn)生爆發(fā)式反應(yīng)。
在陰極區(qū)，氧氣在催化劑表面上得到電子，形成負(fù)離子，并與陽極區(qū)遷移過來的氫正離子反應(yīng)，生成反應(yīng)產(chǎn)物水。在采用氫氣、空氣(氧氣)的質(zhì)子交換膜燃料電池中，陽極反應(yīng)與陰極反應(yīng)可以用以下方程式表達(dá)
陽極反應(yīng)H2→2H++2e陰極反應(yīng)1/2O2+2H++2e→H2O在典型的質(zhì)子交換膜燃料電池中，膜電極(MEA)一般均放在兩塊導(dǎo)電的極板中間，每塊導(dǎo)流極板與膜電極接觸的表面通過壓鑄、沖壓或機(jī)械銑刻，形成至少一條以上的導(dǎo)流槽。這些導(dǎo)流極板可以是金屬材料的極板，也可以是石墨材料的極板。這些導(dǎo)流極板上的流體孔道與導(dǎo)流槽分別將燃料和氧化劑導(dǎo)入膜電極兩邊的陽極區(qū)與陰極區(qū)。在一個質(zhì)子交換膜燃料電池單電池的構(gòu)造中，只存在一個膜電極，膜電極兩邊分別是陽極燃料的導(dǎo)流板與陰極氧化劑的導(dǎo)流板。這些導(dǎo)流板既作為電流集流板，也作為膜電極兩邊的機(jī)械支撐，導(dǎo)流板上的導(dǎo)流槽又作為燃料與氧化劑進(jìn)入陽極、陰極表面的通道，并作為帶走燃料電池運(yùn)行過程中生成的水的通道。
為了增大整個質(zhì)子交換膜燃料電池的總功率，兩個或兩個以上的單電池通常可通過直疊的方式串聯(lián)成電池組或通過平鋪的方式聯(lián)成電池組。在直疊、串聯(lián)式的電池組中，一塊極板的兩面都可以有導(dǎo)流槽，其中一面可以作為一個膜電極的陽極導(dǎo)流面，而另一面又可作為另一個相鄰膜電極的陰極導(dǎo)流面，這種極板叫做雙極板。一連串的單電池通過一定方式連在一起而組成一個電池組。電池組通常通過前端板、后端板及拉桿緊固在一起成為一體。
一個典型電池組通常包括(1)燃料及氧化劑氣體的導(dǎo)流進(jìn)口和導(dǎo)流通道，將燃料(如氫氣、甲醇或甲醇、天然氣、汽油經(jīng)重整后得到的富氫氣體)和氧化劑(主要是氧氣或空氣)均勻地分布到各個陽極、陰極面的導(dǎo)流槽中；(2)冷卻流體(如水)的進(jìn)出口與導(dǎo)流通道，將冷卻流體均勻分布到各個電池組內(nèi)冷卻通道中，將燃料電池內(nèi)氫、氧電化學(xué)放熱反應(yīng)生成的熱吸收并帶出電池組進(jìn)行散熱；(3)燃料與氧化劑氣體的出口與相應(yīng)的導(dǎo)流通道，燃料氣體與氧化劑氣體在排出時，可攜帶出燃料電池中生成的液、汽態(tài)的水。通常，將所有燃料、氧化劑、冷卻流體的進(jìn)出口都開在燃料電池組的一個端板上或兩個端板上。
現(xiàn)今常壓運(yùn)行的幾十瓦～一千瓦以內(nèi)的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)主要由燃料電池堆、風(fēng)機(jī)等組成。空氣過濾網(wǎng)置于燃料電池堆的端面上，用以擋住灰塵、雜質(zhì)等進(jìn)入燃料電池堆。燃料電池的整個發(fā)電系統(tǒng)輸出直接由燃料電池堆的兩個電流母板(一個正極、一個負(fù)極)引出。
這種發(fā)電系統(tǒng)存在的缺陷零部件集成度不夠，太雜、太多，缺少人性化考慮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種零部件集成度高、結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便的常壓空氣冷卻的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的封裝裝置。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種常壓空氣冷卻的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的封裝裝置，其特征在于，包括殼體，該殼體上設(shè)有取電插座，操作開關(guān)，安全指示燈，通風(fēng)孔，空氣呼出口，供氫快連接頭以及故障排除閥。
所述的殼體由面板、側(cè)板、背板、頂板以及底板構(gòu)成。
所述的取電插座、操作開關(guān)、安全指示燈設(shè)置在面板上，所述的通風(fēng)孔設(shè)置在側(cè)板上，所述的空氣呼出口、供氫快連接頭、故障排除閥設(shè)置在背板上。
還包括空氣過濾網(wǎng)，該空氣過濾網(wǎng)設(shè)置于側(cè)板內(nèi)側(cè)。
還包括通訊接口，該通訊接口設(shè)置于面板上。
還包括把手，該把手設(shè)置于頂板上。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)1.人性化、產(chǎn)品化、便攜式的設(shè)計(jì)，帶有把手，便于攜帶，面板上布置有安全指示燈、操作總開關(guān)、排除故障閥、空氣呼出口等，且都有醒目的文字標(biāo)識。
2.空氣過濾網(wǎng)直接封貼于側(cè)板內(nèi)側(cè)，形成整個封裝產(chǎn)品內(nèi)部的防塵防水，起到燃料電池內(nèi)部各零部件的散熱、防塵作用。
3.根據(jù)用戶需求，整個燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的集成可根據(jù)需求集成DC/DC或DC/AC逆變器，將輸出端作為一個插座置于面板上；用戶需用電時，將插座直接插入面板上取電即可。面板上還布置有一個通訊接口，可連接液晶顯示屏，還可連接CAN通訊，232通訊等，這些都可以滿足不同客戶的實(shí)際需要。
4.氫氣供應(yīng)采用快速接頭，設(shè)置在面板上，該接頭可與外部氫氣導(dǎo)管快速安全連接。


圖1為本發(fā)明正面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明背面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖所示，一種常壓空氣冷卻的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的封裝裝置，包括殼體1，該殼體1上設(shè)有取電插座5，操作開關(guān)6，安全指示燈4，通訊接口7，通風(fēng)孔3，空氣過濾網(wǎng)11，空氣呼出口9，供氫快連接頭8，故障排除閥10以及把手2；所述的殼體1由面板、側(cè)板、背板、頂板以及底板構(gòu)成；所述的取電插座5、操作開關(guān)6、安全指示燈4、通訊接口7設(shè)置在面板上，所述的通風(fēng)孔3設(shè)置在側(cè)板上，用于燃料電池的散熱與防塵，所述的空氣過濾網(wǎng)11設(shè)置于側(cè)板內(nèi)側(cè)，用于過濾從通風(fēng)孔3吸進(jìn)的空氣，所述的空氣呼出口、供氫快連接頭、故障排除閥設(shè)置在背板上，所述的把手2設(shè)置于頂板上。
本實(shí)施例小型便攜式常壓空氣冷卻的燃料電池發(fā)電裝置外形尺寸約為320×190×240mm。整個燃料電池發(fā)電系統(tǒng)集成在一個外殼1內(nèi)，外殼兩側(cè)布有許多通風(fēng)孔3，在通風(fēng)孔外殼面板內(nèi)側(cè)布有空氣過濾網(wǎng)11。風(fēng)機(jī)的空氣呼出口9的管道延伸到外殼面板外，當(dāng)風(fēng)機(jī)工作時，從外界吸入空氣，經(jīng)通風(fēng)孔3，穿過過濾網(wǎng)11，被吸入燃料電池參加電化學(xué)反應(yīng)， 再被風(fēng)機(jī)循環(huán)排出燃料電池。圖中所示，2為便攜式的把手，4為安全指示燈，5為取電插座，6為操作開關(guān)，7為通訊接口，8為氫氣快充接口，可與外部氫氣導(dǎo)管快速安全連接充氫。9為風(fēng)機(jī)空氣呼出口，10為故障排除閥。一旦開啟這個發(fā)電裝置的時候，而燃料電池沒有工作時，可以通過手動調(diào)節(jié)故障排除閥10，便可排除開機(jī)時的故障。該產(chǎn)品的人性化，設(shè)計(jì)還體現(xiàn)在文字標(biāo)識上，如指示燈、充氫口等都有明顯文字標(biāo)識。該便攜式燃料電池發(fā)電系統(tǒng)可產(chǎn)生220V，50Hz的交流電(直流也可供選擇)，產(chǎn)生的功率為200W左右。
權(quán)利要求
1.一種常壓空氣冷卻的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的封裝裝置，其特征在于，包括殼體，該殼體上設(shè)有取電插座，操作開關(guān)，安全指示燈，通風(fēng)孔，空氣呼出口，供氫快連接頭以及故障排除閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種常壓空氣冷卻的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的封裝裝置，其特征在于，所述的殼體由面板、側(cè)板、背板、頂板以及底板構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種常壓空氣冷卻的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的封裝裝置，其特征在于，所述的取電插座、操作開關(guān)、安全指示燈設(shè)置在面板上，所述的通風(fēng)孔設(shè)置在側(cè)板上，所述的空氣呼出口、供氫快連接頭、故障排除閥設(shè)置在背板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種常壓空氣冷卻的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的封裝裝置，其特征在于，還包括空氣過濾網(wǎng)，該空氣過濾網(wǎng)設(shè)置于側(cè)板內(nèi)側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種常壓空氣冷卻的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的封裝裝置，其特征在于，還包括通訊接口，該通訊接口設(shè)置于面板上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種常壓空氣冷卻的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的封裝裝置，其特征在于，還包括把手，該把手設(shè)置于頂板上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種常壓空氣冷卻的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的封裝裝置，包括殼體，該殼體上設(shè)有取電插座，操作開關(guān)，安全指示燈，通風(fēng)孔，空氣呼出口，供氫快連接頭以及故障排除閥。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有零部件集成度高、結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H01M2/00GK1979935SQ20051011127
公開日2007年6月13日 申請日期2005年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月8日
發(fā)明者葛栩栩, 王立明, 胡里清, 李麗, 池巧仙 申請人:上海神力科技有限公司