专利名称：：燃料电池车辆阳极侧氢/氧界面形成抑制结构的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种燃料电池车辆的阳极侧氢/氧界面形成抑制结构，以防止因氢/氧界面形成的高压区域被形成，使得在燃料电池车辆启动或者关闭时实现稳定的堆驱动(stablestackdriving)。
背景技术：
：—般地，燃料电池主要由用于电-化学反应的电极，用于传递由于反应产生的氢离子的电解质膜(electrolytefilm)，以及用于维持电极和电解质的两极板(bipolarplate)构成。由于与其它的燃料电池相比，上述电池中的高聚合物的电解质燃料电池具有更高的效率，大电流，高输出密度，短时启动，以及使用固体电解质，腐蚀和电解质调整变得不是必要的了，并且由于这是一种环保能源，排放出的废气为纯净水，全世界的汽车生产厂家现在都在积极地研究该高聚合物的电解质燃料电池。该高聚合物的电解质燃料电池通过氢和氧的电-化学反应产生水和热量，并且同时，由于其所起的作用是产生电量，提供的氢被分解成氢离子和位于阳极电极的电解质内的电子，并且分解的氢离子通过电解质膜传递至阴极。与此同时，提供的氧与氢离子与从外部的引导线(conductionlines)引入的电子结合。因此，生成了水，并且也产生电能。同时，理论生成电动势(electricalpotential)大约是1.23V，反应式如下阳极一H2——>2H++2e阴极一l/202+2H++2e——〉H20实际上，用于车辆的燃料电池所需的电动势远高于上述电动势，并且需要独立电池堆积起来以形成更高的电动势，因此这被称为堆(stack)。阳极电极和阴极电极设置于堆(stack)的内侧，并在燃料电池启动或关闭时，空气中的氧被引入到该堆(stack)内，然后形成一个局部的高压回路。因此，存在这样的一个问题，即阴极侧的碳维持材料(carbonsupportmaterial)被腐蚀并且稍后消失，破坏了堆的整个性能。
发明内容本发明的目的是克服上述存在的问题，提供一种位于燃料电池车辆内的阳极侧氢/氧界面形成抑制结构，以防止因氢/氧界面形成的高压区域被形成，实现燃料电池车辆启动或关闭时稳定的堆驱动。为实现上述目的，本发明提供了一种位于燃料电池车辆内的阳极侧氢/氧界面形成抑制结构，其包括延伸向堆外侧的第一排氢管(firsthydrogenexhaustpipe),且包括一个三通道阀(3-wayvalve)，以允许供给该堆阳极的氢被释放，从而在燃料电池车辆关闭时改变从所述堆中释放出的氢气的流动，且使得在启动时能够将氮不包括除去的氢释放至大气中；以及一端连接至所述第一排氢管的三通道阀的第二排氢管，且该第二排氢管的另一端连接至第一止回阀，用于通过在燃料电池车辆关闭时该第一止回阀的开启和工作而提供的氧，与所述第一排氢管的氢反应，而硝化(nitrifying)所述阳极侧。所述第一排氢管包括第一调整阀，在燃料电池车辆启动时，其开启、工作以及排放氮。所述第一止回阀设置为，根据所述第二排氢管的内压力，可以被开启和关闭。包含催化剂(catalyst)的隔膜层(membranelayer)被形成于所述第一排氢管和所述第二排氢管的内侧，以允许通过所述第一止回阀而引入的包含在空气中的氧，和在阳极侧以及所述第一排氢管内被填充的氢气结合，从而产生水。所述第二排氢管包括设置在三通道阀和所述第一止回阀之间的催化剂，并且因此通过使用隔膜层和催化剂以最大化生成水。所述第二排氢管还包括一个用于存储在所述第一和第二排氢管内设置的隔膜层和催化剂产生的水的存储箱(storagetank);以及第二调整阀，设置于连接所述存储箱用于从该存储箱排放水的排泄管(dischargepipe)上。—个过滤器部件(filterunit)设置在所述第二排氢管内，用于过滤被污染的材料或者大气中的有机物质。所述第二排氢管内还包括一个支管(branchpipe),其一端连接至所述第一止回阀，其另一端连接到堆的外面，以及一个排气管(airexhaustpipe),其一端连接至堆的阴极，其另一端连接至所述支管，且设置于所述第二排氢管内。第三调整阀设置于所述排气管内，用于防止在燃料电池车辆关闭时被污染的材料被导入连接至所述排气管的阴极。本发明的这些或者其他方面的优点通过下面优选实施例，并结合附图描述而变得明朗和更容易理解，其中图1显示本发明燃料电池车辆的氢/氧界面形成抑制结构图2-图5显示本发明燃料电池车辆的氢/氧界面形成抑制结构的阳极侧的具体实施例。具体实施例方式以下，参阅附图，将描述本发明的优选实施例。通过这些实施例，本领域技术人员能够完全理解本发明，但能以各种形式对本发明做出修改，本发明的范围并不限制于这些具体实施例。附图1为本发明燃料电池车辆的氢/氧界面形成抑制结构的阳极侧。图2-图5显示本发明燃料电池车辆的氢/氧界面形成抑制结构的阳极侧的具体实施例。参阅图1-图5，本发明包括第一排氢管100，向堆2的外侧延伸，并且包括一个三通道阀110，用于允许供给堆2的阳极4的氢被释放，从而在燃料电池车辆关闭时改变从堆2中释放出的氢气的流动，且使得氮不包括除去的氢在启动时被释放到大气中，以及第二排氢管200，其一端连接至第一排氢管100的三通道阀110，其另一端连接至第一止回阀210，用于通过第一止回阀210在燃料电池车辆关闭时开启和工作而提供的氧，与第一排氢管100的氢反应，而硝化阳极侧。第一调整阀120设置于第一排氢管100的内，其在燃料电池启动时开启，工作，以及释放氮。设置第一止回阀210，使得其在第二排氢管200的内压力的作用下，可以被开启和关闭。隔膜层和催化剂300被形成于第一排氢管100和第二排氢管200的内侧，以允许包含于空气中的经由第一止回阀210导入的氧，以及填充阳极侧4和第一排氢管100的氮气结合，从而产生水。位于三通道阀110和第一止回阀210之间的催化剂部件400，设置于第二排氢管200内，因此水生成被最大化。在第二排氢管200内，设置存储箱220，用于存储设置于第一和第二排氢管IOO，200内的隔膜层和催化剂产生的水；并且还设置第二调整阀230，其设置在连接至存储箱的排泄管上，用于排泄存储箱220的水的排泄管上。过滤器部件30设置在第二排泄管200内，用于过滤被污染的材料或者大气的有机物质。优选地，过滤器部件30采用用于过滤纸，无机织布(noniovencloths)以及由外界引入的材料的结构。支管240设置于第二排氢管200内，其一端连接至第一止回阀210，其另一端连接至堆2的外部，以及排气管250也设置于第二排氢管200内，其一端连接至堆的阴极，另一端连接至支管240。第三调整阀252设置于排气管250内，用于防止在燃料电池车辆关闭时被污染材料被引入到连接至排气管250的阴极6。本发明燃料电池车辆的氢/氧界面形成抑制结构的阳极侧具有上述结构，结合附图将解释如下。参阅图l,驾驶员进入燃料电池车辆，并且启动该车辆，在此种情形下，氧和氢通过燃料供给部件10和空气供给部件20供给堆2。供给堆2的氢被供给至阳极流动区域(anodeflowfield)4a，空气中的氧通过空气供给部件20供给至阴极流动区域(cathodeflowfield)6a。然后发生化学反应，氢沿着第一排氢管100被释放至堆2的外面，即进入氢被释放的第一排氢管，所述氢是提供给堆2的阳极4的。同时，第一调整阀120开启并且工作，因此氢，剩余的氧以及氮被排放。通过这种方式，在启动时，由于设置在第一排氢管100内的三通道阀110被操作，使得氢可以被排放至第一调节阀120，执行上述操作。在燃料电池车辆处于停止状态时，三通道阀110被切换，使得气体可以流向第二排氢管200。同时，阳极流动区域4a的内侧和第一排氢管100被氢填充，由于经由阴极流动区域61和阳极6传递的氢和氧的反应而生成水。同时，由于反应在阳极流动区域4a继续地进行，氢逐渐变得越来越少，阳极流动区域4a的压力降低至大气压以下。用这种方式，在阳极流动区域4a下降至低于大气压时，第一止回阀210开启并且工作，这样使得空气中的氧和含有的氮的空气通过第一调整阀120和第二排氢管200被提供给第一排氢管100。隔膜层和催化剂300被形成在第一排氢管100和第二排氢管200内，由于提供给隔膜300的催化剂，提供的氧和空气的反应，因而生成水。上述反应持续地进行直至所有存在于第一排氢管100和第二排氢管200内存在的所有的氢被释放。在所有的氢释放后，第一排氢管100和第二排氢管200的内部压力变为与外部压力相同，第一止回阀210自动地关闭，并且第一排氢管100和第二排氢管200内被氧填充。在燃料电池车辆启动时，三通道阀110被切换至第一调节阀120，并且即使氧和氢通过燃料供给部件10供给，由于阳极4侧被氧填充，氢/氧界面没有被形成，因此提高燃料电池的持久性变得可能。参阅图2，本发明的其它实施例将解释如下。参阅图2，可以理解的是，在第二排氢管200的管线上设置催化剂部件(catalystunit)400是可能的，并且催化剂部件400包括一个在隔膜层上的碳维持器(carbonsupportor)以最大化氢/氧界面，并且设置于一个容器体(containerbody)内。催化剂部件400通过与隔膜层和催化剂300的相互作用生成水，其操作过程与上述的一致。参阅图3，图1中也有显示。在因氢/氧的反应而生成大量水时，大量水存在于第一排氢管100和第二排氢管200内。正因为此，隔膜300的反应被阻碍，在冬季会出现冰冻现象。因此，如图中所示，优选地，设置一个用于生成水的存储箱(storagetank)220，以存储存在于第一排氢管100和第二排氢管200内的水。通过这种方式，在燃料电池车辆启动时，存储于存储箱220内的水通过开启的第二调节阀230被排放到车辆的外面。参阅图4，过滤器部件30设置于第二排氢管200内，因此过滤掉大气中被污染的材料(CO，HC，03，H2S)和有机物质是可能的。参阅图5，如图中所示，在排气管250和连接至阴极6侧的支管240被连接至第二排气管200，在声压被施加于阳极4侧，阳极4和阴极6由于疲劳现象(fatiguephenomenon)可能被损伤。因此，通过连接排气管250至阴极6以保持堆内的压力稳定变得可能。此外，由于第三调整阀252的设置，被污染的材料被防止引入阴极6。相应地，由于燃料电池车辆启动或关闭时在阳极4侧未形成氢/氧界面，堆被避免受到损伤。另一方面，可以理解的是，在本领域具有公知常识的技术人员可以进行各种各样的修改，且不背离本发明的要点。如前所述，本发明通过说明和附图的形式公开。术语并非用于定义其中的意义或者限制权力要求书的范围，而是用于解释本发明。因此，应当理解的是，本领域技术人员对具体实施例所做的变化而不背离本发明的原理和精神，应以权利要求书所限定的保护范围为准。如上述解释，形成一种燃料电池车辆的阳极侧氢/氧界面形成抑制结构，以防止由于氢/氧界面形成的高压区域被形成，使得在燃料电池车辆启动或者关闭时可能实现稳定的堆驱动。迸一步，通过防止大气中被污染的材料引入堆中，防止因异质材料而导致的堆性能衰退是一个技术效果。此外，通过防止碳材料的腐蚀，高价堆能够稳定地使用也是一个技术效果。权利要求1、一种燃料电池车辆的阳极侧氢/氧界面形成抑制结构，在堆内包括燃料供给部件，用于提供包含氢的燃料；和空气供给部件，用于提供包含氧的空气，以通过由每一燃料供给部件和空气供给部件提供的氧和氢的电-化学反应产生电能，包括延伸向该堆外侧的第一排氢管，且包括一个三通道阀，以允许在供给该堆阳极的氢被释放，从而在燃料电池车辆关闭时改变从所述堆中释放出的氢气的流动，且使得在启动时能够将氮不包括除去的氢释放至大气中；第二排氢管，其一端连接至所述第一排氢管的三通道阀，其另一端连接至第一止回阀，用于通过在燃料电池车辆关闭时该第一止回阀的开启和工作而提供的氧，与所述第一排氢管的氢反应，而硝化所述阳极侧。2、如权利要求1所述的一种燃料电池车辆的阳极侧氢/氧界面形成抑制结构，其中，所述第一排氢管包括一个第一调整阀，其在燃料电池车辆启动时开启、工作以及排放氮。3、如权利要求1所述的一种燃料电池车辆的阳极侧氢/氧界面形成抑制结构，其中，所述第一止回阀设置为，根据所述第二排氢管的内压力，其可以被开启和被关闭。4、如权利要求1所述的一种燃料电池车辆的阳极侧氢/氧界面形成抑制结构，其中，在所述第一排氢管和所述第二排氢管的内侧形成包隔膜层和催化剂，以允许通过所述第一止回阀而引入的包含在空气中的氧，和在所述阳极侧及所述第一排氢管内被填充的氢气结合，以生成水。5、如权利要求1所述的一种燃料电池车辆的阳极侧氢/氧界面形成抑制结构，其中，所述第二排氢管包括设置在所述三通道阀和所述第一止回阀之间的催化剂部件，通过使用隔膜层以最大化生成水。6、如权利要求1所述的一种燃料电池车辆的阳极侧氢/氧界面形成抑制结构，其中，所述第二排氢管还包括一个用于存储在所述第一和第二排氢管内设置的隔膜和催化剂产生的水的存储箱；以及第二调整阀，设置于连接所述存储箱用于从该存储箱排放水的排泄管上。7、如权利要求1所述的一种燃料电池车辆的阳极侧氢/氧界面形成抑制结构，其中，一个过滤器部件设置在所述第二排氢管内，用于过滤被污染的材料或者大气的有机物质。8、如权利要求1所述的一种燃料电池车辆的阳极侧氢/氧界面形成抑制结构，其中，一个支管设置于所述第二排氢管内，其一端连接至所述第一止回阀，其另一端连接到所述堆的外面，以及一个排气管也设置在所述第二排氢管内，其一端连接至所述堆的阴极，其另一端连接至所述支管。9、如权利要求8所述的一种燃料电池车辆的阳极侧氢/氧界面形成抑制结构，其中，第三调整阀设置于所述排气管内，用于防止在燃料电池车辆关闭时被污染的材料被导入连接至所述排气管的阴极。全文摘要本发明涉及一种燃料电池车辆的阳极侧氢/氧界面形成抑制结构，其防止由于氢/氧界面形成的高压区域被形成，使得在燃料电池车辆启动或者关闭时可能实现稳定的堆(stack)驱动。文档编号H01M8/04GK101170189SQ20061016331公开日2008年4月30日申请日期2006年11月30日优先权日2006年10月27日发明者吴承灿申请人:现代自动车株式会社