一种歧管装置以及应用其的双堆燃料电池的制作方法

1.本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种歧管装置以及应用其的双堆燃料电池。


背景技术：

2.燃料电池是一种将贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的装置，相比煤、石油、天然气等传统能源有着巨大的优势，是解决环境污染和能源危机的有效手段，燃料电池的燃料一般是氢气、甲醇、甲烷等，空气或氧气等为氧化剂。
3.在燃料电池的技术领域中，由于电堆越多，占用的地方越大，为了更好地利用空间，所以需要将一个大电堆分成若干个小电堆，通常地，电堆之间采用串联或者并联的方式进行合并。对于串联或者并联的电堆来说，歧管的设计是至关重要的。
4.现有技术中，许多歧管的设计都偏向于集成一体化，但在任意一种歧管发生问题的情况下都需要整体进行更换，造成成本高。另外现有的歧管装置都没有考虑到与电堆连接更好的密封效果，导致出现漏气漏水状况。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提出一种歧管装置以及应用其的双堆燃料电池，对歧管进行优化设计，提高产品运行可靠性。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种歧管装置，包括第一歧管、第二歧管和第三歧管，所述第一歧管、第二歧管和第三歧管分别为独立可拆卸的结构；所述第一歧管、第二歧管和第三歧管分别用于输送或排出不同的介质。
7.优选的，所述第一歧管包括第一歧管主管道、第一歧管分流管和两个第一歧管从管道，所述第一歧管主管道的一端为第一主流口，所述第一主流口外接空气管道，用于输送空气或者排出空气，所述第一歧管主管道的另一端连接所述第一歧管分流管，所述第一歧管分流管在其一侧面两端分别连接所述第一歧管从管道的一端，所述第一歧管从管道的另一端为第一分流口，所述第一分流口与双堆燃料电池的电堆的空气接孔密封连接；所述第二歧管包括第二歧管主管道、第二歧管分流管和两个第二歧管从管道，所述第二歧管主管道的一端为第二主流口，所述第二主流口外接冷却液管道，用于输送冷却液或者排出冷却液；第二歧管主管道的另一端连接所述第二歧管分流管，且所述第二歧管主管道垂直设置于所述二歧管分流管的中央位置；所述第二歧管分流管在其一侧面两端分别连接所述第二歧管从管道的一端；所述第二歧管从管道的另一端为第二分流口，所述第二分流口与双堆燃料电池的电堆的冷却液接孔密封连接；所述第三歧管包括第三歧管主管道、第三歧管分流管和两个第三歧管从管道，所述第三歧管主管道的一端为第三主流口，所述第三主流口外接燃料气体管道，用于输送燃料气体或者排出燃料气体，所述第三歧管主管道的另一端连接所述第三歧管分流管，所述
第三歧管分流管在其一侧面两端分别连接所述第三歧管从管道的一端，所述第三歧管从管道的另一端为第三分流口，所述第三分流口与双堆燃料电池的电堆的燃料气体接孔密封连接。
8.优选的，所述第二歧管还设有第二歧管排气管，所述第二歧管排气管用于排出流经所述第二歧管的冷却液中的混合气体。
9.优选的，两所述第一分流口、两所述第二分流口和两所述第三分流口呈一字型排布，且排布顺序依次为任一所述第一分流口、任一所述第二分流口、任一所述第三分流口、另一所述第一分流口、另一所述第二分流口和另一所述第三分流口。
10.一种双堆燃料电池，包括并列布置的两个电堆以及上述的歧管装置；所述电堆沿垂直于并列方向的两端，一端设有输入介质接孔组，另一端设有输出介质接孔组；所述歧管装置设有两个，一个用于向两所述电堆分别输入介质，为输入介质歧管装置，另一个用于输出流经两所述电堆的介质，为输出介质歧管装置；所述输入介质歧管装置的介质分流口分别一对一地密封连通于所述输入介质接孔组的任一介质接孔，所述输出介质歧管装置的介质分流口分别一对一地密封连通于所述输出介质接孔组的任一介质接孔。
11.优选的，所述输入介质歧管装置和所述输出介质歧管装置关于两所述电堆并列方向的中心呈对称式分布。
12.优选的，所述输入介质接孔组分为空气接孔、冷却液接孔和燃料气体接孔，所述输出介质接孔组分为空气接孔、冷却液接孔和燃料气体接孔，所述空气接孔、冷却液接孔和燃料气体接孔呈一字排列设置在所述电堆的两端，所述输入介质接孔组和所述输出介质接孔组的接孔设置顺序相反；所述输入介质歧管装置的第一歧管的两第一分流口分别与两所述电堆的输入介质接孔组的空气接孔密封连接；所述输出介质歧管装置的第一歧管的两第一分流口分别与两所述电堆的输出介质接孔组的空气接孔密封连接；所述输入介质歧管装置的第二歧管的两第二分流口分别与两所述电堆的输入介质接孔组的冷却液接孔密封连接；所述输出介质歧管装置的第二歧管的两第二分流口分别与两所述电堆的输出介质接孔组的冷却液接孔密封连接；所述输入介质歧管装置的第三歧管的两第三分流口分别与两所述电堆的输入介质接孔组的燃料气体接孔密封连接；所述输出介质歧管装置的第三歧管的两第三分流口分别与两所述电堆的输出介质接孔组的燃料气体接孔密封连接。
13.优选的，所述第一歧管的第一主流口、所述第二歧管的第二主流口和所述第三歧管的第三主流口沿垂直于两所述电堆并列方向的从前往后设置在所述输出介质接孔组的上方，另一所述第三主流口、第二主流口和第一主流口沿垂直于两所述电堆并列方向的从前往后设置在所述输入介质接孔组的上方。
14.优选的，还包括密封件，所述密封件开设有密封孔，所述密封孔对应两所述电堆的
两组所述输入介质接孔组或两组所述输出介质接孔组设置，所述密封孔包括第一密封孔、第二密封孔和第三密封孔，所述输入介质歧管装置和所述输出介质歧管装置通过相应的所述密封孔与介质分流口和两所述电堆密封连接。
15.与现有技术相比，上述技术方案具有以下有益效果：（1）本发明歧管装置采用独立可拆卸的第一歧管、第二歧管和第三歧管组合，在其中任意一个介质歧管发生问题从而需要进行替换的情况下，只需要替换其中一个介质歧管即可，方便快捷。另外各个独立的介质歧管分别用于输送或排出不同的介质，能够更好地进行气体之间、气体与液体之间的隔离，防止意外的发生；（2）本发明双堆燃料电池采用上述的独立可拆卸的歧管装置与并列布置的两电堆进行组合，包括输入介质歧管装置和输出介质歧管装置，分别设置在两电堆不同的位置输送或排出各种介质，与两电堆的输入介质接孔组和输出介质接孔组的任一介质接孔一一对应密封连接，不仅能够清楚掌握每个介质歧管的具体位置，还能够更好地进行气体之间、气体与液体之间的隔离，防止意外的发生。
附图说明
16.图1是本发明歧管装置以及应用其的双堆燃料电池的歧管装置的结构示意图；图2是本发明歧管装置以及应用其的双堆燃料电池的第一歧管结构示意图；图3是本发明歧管装置以及应用其的双堆燃料电池的第二歧管的结构示意图；图4是本发明歧管装置以及应用其的双堆燃料电池的第三歧管的结构示意图；图5是本发明歧管装置以及应用其的双堆燃料电池的电堆的结构示意图；图6是本发明歧管装置以及应用其的双堆燃料电池的密封件的结构示意图；图7是本发明歧管装置以及应用其的双堆燃料电池的第一歧管、密封件和电堆的安装示意图；图8是本发明歧管装置以及应用其的双堆燃料电池的第二歧管、密封件和电堆的安装示意图；图9是本发明歧管装置以及应用其的双堆燃料电池的第三歧管、密封件和电堆的安装示意图；图10是本发明歧管装置以及应用其的双堆燃料电池其中一个实施例的结构示意图；附图中：第一歧管1、第二歧管2、第三歧管3、电堆4、密封件5、第一歧管主管道11、第一歧管分流管12、第一歧管从管道13、第二歧管主管道21、第二歧管分流管22、第二歧管从管道23、第二歧管排气管24、第三歧管主管道31、第三歧管分流管32、第三歧管从管道33、输入介质接孔组41、输出介质接孔组42、密封孔50、空气接孔401、冷却液接孔402、燃料气体接孔403、输入介质歧管装置100、输出介质歧管装置200、第一主流口101、第一分流口102、第二主流口201、第二分流口202、第三主流口301、第三分流口302、第一密封孔501、第二密封孔502、第三密封孔503。
具体实施方式
17.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
18.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。
19.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
20.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
21.如图1-4所示，一种歧管装置，包括第一歧管1、第二歧管2和第三歧管3，所述第一歧管1、第二歧管2和第三歧管3分别为独立可拆卸的结构；所述第一歧管1、第二歧管2和第三歧管3分别用于输送或排出不同的介质。
22.现有一体化设计的歧管，任意一个歧管发生问题都需要将整体进行更换，成本高。本发明歧管装置采用独立可拆卸的第一歧管1、第二歧管2和第三歧管3组合，在其中任意一个介质歧管发生问题从而需要进行替换的情况下，只需要替换其中一个介质歧管即可，方便快捷。另外各个独立的介质歧管分别用于输送或排出不同的介质，能够更好地进行气体之间、气体与液体之间的隔离，防止意外的发生。
23.更进一步的说明，所述第一歧管1包括第一歧管主管道11、第一歧管分流管12和两个第一歧管从管道13，所述第一歧管主管道11的一端为第一主流口101，所述第一主流口101外接空气管道，用于输送空气或者排出空气，所述第一歧管主管道11的另一端连接所述第一歧管分流管12，所述第一歧管分流管12在其一侧面两端分别连接所述第一歧管从管道13的一端，所述第一歧管从管道13的另一端为第一分流口102，所述第一分流口102与双堆燃料电池的电堆4的空气接孔401密封连接；所述第二歧管2包括第二歧管主管道21、第二歧管分流管22和两个第二歧管从管道23，所述第二歧管主管道21的一端为第二主流口201，所述第二主流口201外接冷却液管道，用于输送冷却液或者排出冷却液；第二歧管主管道21的另一端连接所述第二歧管分流管22，且所述第二歧管主管道21垂直设置于所述第二歧管分流管22的中央位置；所述第二歧管分流管22在其一侧面两端分别连接所述第二歧管从管道23的一端；所述第二歧管从管道23的另一端为第二分流口202，所述第二分流口202与双堆燃料电池的电堆4的冷却液接孔402密封连接；所述第三歧管3包括第三歧管主管道31、第三歧管分流管32和两个第三歧管从管道33，所述第三歧管主管道31的一端为第三主流口301，所述第三主流口301外接燃料气体管道，用于输送燃料气体或者排出燃料气体，所述第三歧管主管道31的另一端连接所述第三歧管分流管32，所述第三歧管分流管32在其一侧面两端分别连接所述第三歧管从管道33的一端，所述第三歧管从管道33的另一端为第三分流口302，所述第三分流口302与双堆燃
料电池的电堆4的燃料气体接孔403密封连接。
24.在本实施例中，第一歧管1、第二歧管2和第三歧管3分别通过主管道、分流管和从管道的结构设置，使得第一歧管1、第二歧管2和第三歧管3之间可以配合衔接，充分利用空间，并且结构简单，容易加工，节约成本。进一步的，第二歧管主管道21垂直设置于第二歧管分流管22的中央位置，有利于介质均匀流通。
25.优选的，所述第一歧管主管道11与所述第一歧管分流管12直角连接，所述第三歧管主管道31与所述第三歧管分流管32直角连接。在本实施例中，第一歧管主管道11与第一歧管分流管12以及第三歧管主管道31与第三歧管分流管32采用直角连接方式，改善介质流量的分布，使介质均匀进入两个电堆4，为两个电堆4提供相同的工作工况。
26.更进一步的说明，所述第二歧管2还设有第二歧管排气管24，所述第二歧管排气管24用于排出流经所述第二歧管2的冷却液中的混合气体。在本实施例中，设置的第二歧管排气管24有助于排出冷却液带进来的混合气体成分，提高了冷却效果，并避免过多的气体与冷却液在电堆4的双极板流场中发生化学反应的危险。具体的，第二歧管排气管24外接排气箱，由于受重力影响，冷却液中液体的流动会在混合气体下方流动，所以通过第二歧管排气管24可以把混合气体向外排出。
27.更进一步的说明，两所述第一分流口102、两所述第二分流口202和两所述第三分流口302呈一字型排布，且排布顺序依次为任一所述第一分流口102、任一所述第二分流口202、任一所述第三分流口302、另一所述第一分流口102、另一所述第二分流口202和另一所述第三分流口302。在本实施例中，两第一分流口102、两第二分流口202和两第三分流口302按特定的排布顺序呈一字型排布，有利于将各介质均匀分配到每个电堆4中，减小分配不均对电堆4造成的损害。同时气体歧管集成块，方便人员进行安装和维修。
28.如图5-10所示，一种双堆燃料电池，包括并列布置的两个电堆4以及上述的歧管装置；所述电堆4沿垂直于并列方向的两端，一端设有输入介质接孔组41，另一端设有输出介质接孔组42；所述歧管装置设有两个，一个用于向两所述电堆4分别输入介质，为输入介质歧管装置100，另一个用于输出流经两所述电堆4的介质，为输出介质歧管装置200；所述输入介质歧管装置100的介质分流口分别一对一地密封连通于所述输入介质接孔组41的任一介质接孔，所述输出介质歧管装置200的介质分流口分别一对一地密封连通于所述输出介质接孔组42的任一介质接孔。
29.现有一体化设计的歧管与燃料电池的电堆4连接不够密封，当歧管长时间使用后管体老化，各个歧管与电堆4的连接处极易发生漏气，从而会有发生爆炸的危险。并且，由于一体化设计，任意一个歧管发生问题都需要将整体进行更换，成本更高。本发明双堆燃料电池采用上述的独立可拆卸的歧管装置，独立与电堆4的所述输入介质接孔组41和输出介质接孔组42的任一介质接孔一一对应密封连接，在输入介质歧管装置100和输出介质歧管装置200中任意一个介质歧管发生问题从而需要进行替换的情况下，只需要替换其中一个介质歧管即可，方便快捷。另外各个独立的输入介质歧管装置100和输出介质歧管装置200分别设置在电堆4不同的位置输送或排出各种介质，不仅能够清楚掌握每个介质歧管的具体位置，还能够更好地进行气体之间、气体与液体之间的隔离，防止意外的发生。
30.更进一步的说明，所述输入介质歧管装置100和所述输出介质歧管装置200关于两所述电堆4并列方向的中心呈对称式分布。在本实施例中，输入介质歧管装置100和输出介质歧管装置200的中心对称设计使得输入介质歧管装置100中的输入管道的长度及输出介质歧管装置200中对应的输出管道的长度一致，进一步使得各种介质均匀分配，可以保证两个并列布置的电堆4正常工作。
31.更进一步的说明，所述输入介质接孔组41分为空气接孔401、冷却液接孔402和燃料气体接孔403，所述输出介质接孔组42分为空气接孔401、冷却液接孔402和燃料气体接孔403，所述空气接孔401、冷却液接孔402和燃料气体接孔403呈一字排列设置在所述电堆4的两端，所述输入介质接孔组41和输出介质接孔组42的接孔设置顺序相反；所述输入介质歧管装置100的第一歧管1的两第一分流口102分别与两所述电堆4的输入介质接孔组41的空气接孔401密封连接；所述输出介质歧管装置200的第一歧管1的两第一分流口102分别与两所述电堆4的输出介质接孔组42的空气接孔401密封连接；所述输入介质歧管装置100的第二歧管2的两第二分流口202分别与两所述电堆4的输入介质接孔组41的冷却液接孔402密封连接；所述输出介质歧管装置200的第二歧管2的两第二分流口202分别与两所述电堆4的输出介质接孔组42的冷却液接孔402密封连接；所述输入介质歧管装置100的第三歧管3的两第三分流口302分别与两所述电堆4的输入介质接孔组41的燃料气体接孔403密封连接；所述输出介质歧管装置200的第三歧管3的两第三分流口302分别与两所述电堆4的输出介质接孔组42的燃料气体接孔403密封连接。
32.具体的，第一歧管1、第二歧管2和第三歧管3的工作过程为：在本实施例中，电堆4左侧为输入介质接孔组41，则密封连接输入介质歧管装置100，电堆4右侧为输出介质接孔组42，则密封连接输出介质歧管装置200；输入介质歧管装置100的第一歧管主管道11通过第一主流口101外接空气管道接收外界的空气，并通过第一歧管分流管12将空气分别输送至两个第一歧管从管道13，第一歧管从管道13将空气输送到电堆4左侧的空气接孔401，空气进入燃料电池的双极板流场内，空气与燃料电池的膜电极进行化学反应，多余的空气就会从电堆4右侧的空气接孔401排出至输出介质歧管装置200的两个第一歧管从管道13，两个第一歧管从管道13将空气排出至第一歧管分流管12，第一歧管分流管12收集到空气再统一排出至第一歧管主管道11，第一歧管主管道11向外界排出空气。
33.输入介质歧管装置100的第二歧管主管道21通过第二主流口201外接冷却液管道接收外界的冷却液，并通过第二歧管分流管22将冷却液分别输送至两个第二歧管从管道23，第二歧管从管道23将冷却液输送到电堆4左侧的冷却液接孔402，冷却液进入燃料电池的双极板流场内，用于对燃料电池进行冷却，经过冷却作用带走热量的冷却液就会从电堆4右侧的冷却液接孔402排出至输出介质歧管装置200的两个第二歧管从管道23，两个第二歧管从管道23将冷却液排出至第二歧管分流管22，第二歧管分流管22收集到冷却液再统一排出至第二歧管主管道21，第二歧管主管道21向外界排出冷却液。
34.输入介质歧管装置100的第三歧管主管道31通过第三主流口301外界燃料气体管
道接收外界的燃料气体，并通过第三歧管分流管32将燃料气体分别输送至两个第三歧管从管道33，第三歧管从管道33将燃料气体输送到燃料气体接孔403，燃料气体进入燃料电池的双极板流场内，燃料气体与燃料电池的膜电极进行化学反应，多余的燃料气体就会从电堆4右侧的燃料气体接孔403排出至输出介质歧管装置200的两个第三歧管从管道33，两个第三歧管从管道33将燃料气体排出至第三歧管分流管32，第三歧管分流管32收集到燃料气体再统一排出至第三歧管主管道31，第三歧管主管道31向外界排出燃料气体。
35.更进一步的说明，所述第一歧管1的第一主流口101、所述第二歧管2的第二主流口201和所述第三歧管3的第三主流口301沿垂直于两所述电堆4并列方向的从前往后设置在所述输出介质接孔组42的上方，另一所述第三主流口301、第二主流口201和第一主流口101沿垂直于两所述电堆4并列方向的从前往后设置在所述输入介质接孔组41的上方。在本实施例中，第一主流口101、第二主流口201和第三主流口301分别设置在输入介质接孔组41和输出介质接孔组42上方不同的位置输送或排出各种介质，能够快速掌握每个介质歧管的具体位置，便于快速安装各介质歧管对应的外界管道，提高工作效率。
36.更进一步的说明，还包括密封件5，所述密封件5开设有密封孔50，所述密封孔50对应两所述电堆4的两组所述输入介质接孔组41或两组所述输出介质接孔组42设置，所述密封孔50包括第一密封孔501、第二密封孔502和第三密封孔503，所述输入介质歧管装置100和所述输出介质歧管装置200通过相应的所述密封孔50与介质分流口和两所述电堆4密封连接。
37.在本实施例中，密封件5在每个介质歧管与燃料电池的电堆4之间的连接处进行配合连接，加强了每个介质歧管与燃料电池的电堆4之间的密封作用，防止漏气漏液的意外发生，以提高燃料电池的使用寿命。进一步的，密封件5设计为一件式可以同时对多个密封孔50进行密封，密封操作简便，节省安装时间和劳动力，提高安装效率。具体的，第一歧管1通过第一密封孔501和第一分流口102与电堆4密封连接，第二歧管2通过第二密封孔502和第二分流口202与电堆4密封连接，第三歧管3通过第三密封孔503和第三分流口302与电堆4密封连接。
38.以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些等同的变型或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。