燃料电池的制作方法_2

文档序号:9378489阅读:来源:国知局
实施例的目的,而并非旨在限制本发明。除非上下文明确指出,否则如本文中所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”等意图也包括复数形式。还应该理解的是,在本说明书中使用“包括”和/或“包含”等术语时,是意图说明存在该特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件,而不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元素、组件、和/或其组合的存在或增加。如本文中所使用的,术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。
[0025]在下文中,将参考附图描述根据本发明各个示例性实施方式的燃料电池。
[0026]图1示出根据本发明示例性实施方式的示例性燃料电池。该燃料电池可包括??位于燃料电池的第一端和第二端的多根歧管,并且包括隔离器100,其具有位于燃料电池两端之间的通道110。燃料电池还可包括:布置在多根歧管中的至少一根歧管与通道之间的喷嘴210。喷嘴可包括:入口 211,可以将来自多根歧管中的至少一根歧管的物质(material)通过该入口导入;出口 212,被导入的物质可通过该出口排出到通道。特别地,出口 212的横截面积可小于入口 211的横截面积。
[0027]被导入到通道110中的物质的流入速度,因喷嘴210而可以被加速到大于物质沿歧管流动的速度,从而可将减小的压力施加到通道110靠近喷嘴210的出口 212的一侧。另一方面,在通道110远离喷嘴210的出口 212的一侧可形成增大的压力,以便由于沿着通道产生的压力差,将物质再次导入到通道110中。
[0028]此外,从喷嘴210的出口 212排出的物质的流速可增大,从而使物质在通道110中循环。由于向入口 211供给物质的多根歧管中的至少一根歧管的尺寸被减小,从而增大了被导入到喷嘴210的入口 211中的物质的压力,因此可增大通道110的尺寸来改善能量输出密度,或者增大剩余歧管的尺寸,使得物质可被更稳定地供给或排出。
[0029]在示例性实施方式中,喷嘴210可被布置在通道110和氢气供给歧管之间,该氢气供给歧管被配置成向通道110供给氢气。因此,氢气在沿着通道110流动时,可被导入到通道中,以便将氢气供给到与隔离器100—起构成燃料电池的膜电极组件(MEA)。向MEA供给的物质可不限于氢气,位于喷嘴210附近的歧管也可不限于氢气供给歧管。例如,当空气被导入到隔离器100中时,该歧管可被用作空气供给歧管。在示例性实施方式中,喷嘴210还可被布置在氢气供给歧管120与通道110之间。
[0030]通道110可包括一对端部通道111-1和111-2,沿着隔离器100的宽度方向形成在通道I1的第一长度方向端和第二长度方向端。特别地,通道还可包括多条流动通道112,沿着隔离器100的长度方向形成在一对端部通道111-1和111-2之间,以便与沿着隔离器100的宽度方向设置的该对端部通道111-1和111-2连通。
[0031]由于具有该对端部通道111-1和111-2以及多条流动通道112,因此从喷嘴排出的氢气可以在隔离器的内部循环。换言之,喷嘴210可被布置在隔离器100的第一侧,并且喷嘴210的出口 212可被布置在一对端部通道111-1和111-2中位于隔离器100第一侧的第一端部通道111-1上,使得从出口 212排出的氢气可以沿着流动通道112,流向位于一对端部通道111-1和111-2中位于隔离器100第二侧的第二端部通道111-2。由于氢气等在喷射器中的快速流动,在靠近出口 212的第一端部通道111-1中可形成低压,然而,由于氢气的导入,在第二端部通道111-2中可形成较高的压力,使得被导入到第二端部通道111-2中的氢气,由于压差形成的流动,而可以沿着多条流动通道流向第一端部通道111-1。此外,被导入到第一端部通道111-1中的氢气可被合并到从出口 212排出的氢气中,以流向第二端部通道111-2,从而使氢气再循环。
[0032]由于氢气可在隔离器100的通道110中再循环,因而无需安装用于使氢气在燃料电池堆外部再循环的单个通道,因此可省略用于使氢气再循环的压力装置,可以减小在氢气再循环期间因通道中的氢气流动所造成的摩擦损失,并且能够防止当氢气在电池之间再循环时因氢气属性的改变而造成电池间出现性能偏差。此外,当减小氢气供给歧管的尺寸,以将高压氢气供给到喷嘴210时,可增大通道110的尺寸,并可增大隔离器100的反应区域,还可改善电池的能量输出密度。
[0033]与此同时,多条流动通道112还可包括主流动通道112’,其与喷嘴210的出口 212相对应地布置。从出口 212排出的物质可被导入到主流动通道112’,并且主流动通道112’的宽度可随着其远离喷嘴210而逐渐增大。因此,当从出口 212排出的氢气被直接导入到主流动通道112’中时,氢气可快速地流向第二端部通道111-2,并且随着主流动通道112’的宽度逐渐增大,流向第二端部通道111-2的氢气的动能可被转换成压力的势能,使得主流动通道112’的横截面积逐渐增大。因此,第二端部通道111-2的压力可仍然高于第一端部通道111-1的压力。
[0034]此外,单个主流动通道112’或者两个或两个以上主流动通道112’可彼此相邻地布置。同时,在示例性实施方式中,喷嘴210还可包括垫圈200,该垫圈沿着被附接到隔离器100的多根歧管中的至少一根歧管的周向布置。特别地,垫圈200靠近通道110的一端可分离,以形成喷嘴210的出口 212。
[0035]换言之,喷嘴210可由垫圈200的分离端形成,并且当朝向通道110移动时,垫圈200的分离端的分离度(s印arat1n)可逐渐降低,并且可形成喷嘴210的出口 212。从氢气供给歧管120导入的氢气可沿着垫圈200的一端被引导,并可经过通道110,或者具体来说是经过第一端部通道111-1的一部分,排出到主流动通道112’。
[0036]图2中示出根据本发明示例性实施方式的示例性燃料电池的喷嘴。如图2所示,喷嘴210的形状可不受限制地进行变化。喷嘴210可与垫圈200 —体地形成,并且出口 212可朝向通道110突出。具体地,喷嘴210可与垫圈200 —体地注射成型,并且喷嘴210可由具有入口 211和出口 212的孔构成,使得氢气供给歧管120和通道110可彼此连通。当出口212突出时,可以改善被排出氢气以大致直的方向流动,且被排出的氢气不会分散到各个流动通道112,而是直接被导入到主流动通道112’中,使得第一端部通道111-1和第二端部通道111-2之间的压力差增大。
[0037]图3中示出根据本发明示例性实施方式的示例性燃料电池的喷嘴。如图3所示,示例性微型管213可被插入到垫圈200中,以形成喷嘴210。喷嘴210可通过将微型管213插入到垫圈200中而形成,使得氢气供给歧管120和通道110可彼此连通。由此,可降低喷嘴210的生产成本,并可简化生产工艺。可以通过在垫圈200中形成孔,然后将微型管213插入到该孔中来形成喷嘴210。可选地,也可以通过一体注射成型微型管213或插入注射成型的微型管213来形成喷嘴210。微型管213可被插入,但不限制其方法。微型管213可以是绝缘体。
[0038]在示例性实施方式中,隔离器100还可包括连接通道121,其可连接氢气供给歧管120和通道110。特别地,喷嘴210的一部分可被插入到连接通道1
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