供给燃料电池堆的冷却剂流体的制作方法_2

文档序号:8436029阅读:来源:国知局
本发明提供一种燃料电池堆组件,其包括:
[0020] 多个电池,每一个电池具有流体冷却剂管道;
[0021] 冷却剂进料歧管,其至少具有第一入口并且还连接至每一个流体冷却剂管道W便 在每一个电池内分配流体冷却剂;
[0022] 累,其连接至第一入口W便将流体冷却剂通过流动路径传送至冷却剂进料歧管; W及
[0023] 累和歧管之间的流量控制组件,其被配置来定期重新配置流动路径W将流体冷却 剂的至少一部分转移到排出管。
[0024] 排出管可连接至再循环系统,W便使冷却流体返回到累的入口。冷却剂进料歧管 可包括第二入口,所述第二入口也连接至累W便将流体冷却剂传送至冷却剂进料歧管的第 二入口,并且流量控制组件可被配置来定期变更通过第一入口和第二入口的相对流速。
[0025] 根据另一个方面,本发明提供一种操作燃料电池堆组件的方法,其包括W下步 骤:
[0026] 将流体冷却剂经由冷却剂进料歧管供应至燃料电池堆组件中的多个电池中的每 一个中的流体冷却剂管道,所述冷却剂进料歧管具有第一入口和第二入口并且连接至每一 个流体冷却剂管道W便在每一个电池内分配流体冷却剂;
[0027] 将流体冷却剂通过第一入口和第二入口累送至冷却剂进料歧管中;W及
[002引使用流量控制组件来定期变更通过第一入口和第二入口的流体冷却剂的相对流 速。
[0029] 根据另一个方面,本发明提供一种操作燃料电池堆组件的方法,其包括W下步 骤:
[0030] 将流体冷却剂经由冷却剂进料歧管供应至燃料电池堆组件中的多个电池中的每 一个中的流体冷却剂管道,所述冷却剂进料歧管至少具有第一入口并且连接至每一个流体 冷却剂管道W便在每一个电池内分配流体冷却剂;
[0031] 借助于流动路径将流体冷却剂累送至第一入口中,W便将流体冷却剂传送至冷却 剂进料歧管;W及
[0032] 使用累和歧管之间的流量控制组件来定期中断所述流动路径,W使得流体冷却剂 被间歇式地传送至歧管。
[0033] 根据另一个方面,本发明提供一种操作燃料电池堆组件的方法,其包括W下步 骤:
[0034] 将流体冷却剂经由冷却剂进料歧管供应至燃料电池堆组件中的多个电池中的每 一个中的流体冷却剂管道,所述冷却剂进料歧管至少具有第一入口并且连接至每一个流体 冷却剂管道W便在每一个电池内分配流体冷却剂;
[0035] 借助于流动路径将流体冷却剂累送至第一入口中,W便将流体冷却剂传送至冷却 剂进料歧管;W及
[0036] 使用流量控制组件来定期重新配置累和歧管之间的流动路径,W便将流体冷却剂 的至少一部分转移到排出管。
[0037] 上文定义的方法中的每一种可W适于包括由上文定义的装置进行的特定方法。
【附图说明】
[003引现将借助于实例并且参照附图来描述本发明的实施方案,在附图中:
[0039]图1是具有水传送歧管的燃料电池堆的示意性侧视图。
[0040] 图2是图1的燃料电池堆的示意图,所述燃料电池堆被连接用于至歧管的双向水 传送;
[0041] 图3是图1的燃料电池堆的示意图,所述燃料电池堆被连接用于至歧管的可变平 衡水传送;
[0042] 图4是图1的燃料电池堆的示意图,所述燃料电池堆被连接用于至歧管的可变平 衡水传送;
[0043] 图5是图1的燃料电池堆的示意图,所述燃料电池堆被连接用于至歧管的双向间 歇式水传送;
[0044] 图6是图1的燃料电池堆的示意图,所述燃料电池堆被连接用于至歧管的双向间 歇式水传送;
[0045] 图7是图1的燃料电池堆的示意图,所述燃料电池堆被连接用于至歧管的双向间 歇式水传送;W及
[0046] 图8是图1的燃料电池堆的示意图,所述燃料电池堆被连接用于至歧管的双向间 歇式再循环水传送。
【具体实施方式】
[0047] 图1展示适合与本发明一起使用的燃料电池堆10的示意性侧视图。堆10包括多 个燃料电池11,其中每一个具有用于将燃料传送至膜电极组件的阳极表面的阳极流体流动 路径和用于将氧化剂传送至膜电极组件的阴极表面的阴极流体流动路径。在堆布置中借助 于端板12、13W已知方式保持燃料电池。借助于歧管或通道14给阳极流体流动路径或阴 极流体流动路径提供水注入,W用于燃料电池堆的蒸发冷却,歧管或通道14在位于歧管14 的相反两端处的第一入口 15和第二入口 16之间沿着堆的长度延伸。如图1中的箭头所指 示,水从入口 15、16中的每一个流入歧管中,然后流入单独的燃料电池11的流体流动路径 中的每一个中。优选的是,水在介于水歧管14与独立的燃料电池11中的流动通道之间的 某一点处与燃料或氧化剂流相结合,该些流动通道延伸横跨燃料电池的活性表面。可使用 单独的燃料歧管和单独的氧化剂歧管来使用已知技术将燃料和氧化剂引入独立的电池中。 优选的是,未使用的燃料或氧化剂和任何过量的水可从燃料电池流到排放歧管17中,并且 从排放歧管流到一个或多个排放口 18、19。如果在燃料电池的活性表面处已用尽所有的燃 料,尤其是如果在燃料电池的阳极侧上没有提供水注入,那么阳极流体流动路径不一定需 要排出歧管,但可W提供阳极排出管线W用于定期清除。
[0048]图2展示燃料电池堆组件的第一布置,其中借助于第一流动路径21和第二流动路 径22和多向阀23将冷却水累20连接至燃料电池堆10。第一流动路径21连接至第一入口 15W便在第一末端处将冷却水传送到歧管14中,并且第二流动路径22连接至第二入口 16 W便在另一末端处将冷却水传送到歧管14中。多向阀23可操作来选择流动路径21、22中 的一个或另一个W用于将水传送到歧管14中。控制器24可操作来定期切换多向阀23,W 便冷却水从交替的末端进入歧管14。可根据任何合适的算法来进行控制器24对多向阀23 的切换,例如W定时为基础和/或根据燃料电池堆10所需的冷却流速来进行。例如,当需 要高冷却剂流量时,切换可W不那么频繁,而当需要非常低的流量时,切换可W更加频繁。
[0049]W该种方式,图2的组件大体上提供被配置来定期变更通过第一入口 15和第二入 口 16的相对流速的流量控制组件21、22、23、24。在第一配置中,当多向阀23通过第一流 动路径21转移冷却剂水时,通过第一入口 15的流速为总流量的100%,而通过第二入口 16 的流速为总流量的0%。当多向阀23通过第二流动路径22转移冷却剂水时,通过第一入口 15的流速为总流量的0%,而通过第二入口 16的流速为总流量的100%。W该种方式,定 期颠倒歧管的低冷却剂流量末端。更一般来说,图2的组件提供设置在累20和歧管14之 间的阀组件23,所述阀组件被配置来定期在引导流体冷却剂通过第一入口和引导流体冷却 剂通过第二入口之间切换。使用第一流动路径21和第二流动路径22中的每一个中的一起 (W相反的方式)操作的截止阀,可W实现类似的结果。使用定位在第一流动路径21和第 二流动路径22中的每一个中的一起(W相反的方式)操作的变流限制器,可W实现类似的 结果。优选的是,可使用单个阀布置而不是多个限流器或多个截止阀,W减少控制的复杂性 并且减少燃料电池堆系统中的附加损失。
[0化0] 图3展示燃料电池堆组件的另一个布置,其中借助于第一流动路径31和第二流动 路径32和变流限制器33将冷却水累30连接至燃料电池堆10。第一流动路径31连接至第 一入口 15W便在第一末端处将冷却水传送到歧管14中,并且第二流动路径32连接至第二 入口 16W便在另一末端处将冷却水传送到歧管14中。变流限制器33可操作来改变对经 由流动路径32流到歧管14中的水流的阻抗。控制器34可操作来定期改变通过限流器33 的流速,W便改变在每一个末端处进入歧管14的冷却水的比例。可根据任何合适的算法来 进行控制器34对限流器33的控制,例如,如上文结合图2的布置所讨论那样W定时为基础 和/或根据燃料电池堆10所需的冷却流速来进行。
[0化1] W该种方式,图3的组件大体上提供被配置来定期变更通过第一入口 15和第二入 口 16的相对流速的流量控制组件31、32、33、34。
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