高温气体发生装置、燃料电池及电池模组的制作方法

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种高温气体发生装置、燃料电池及电池模组。

背景技术：

随着节能减排，降低能源依赖逐渐成为国际汽车工业和环保工业的发展趋势，加之油价不断上涨给汽车工业带来的压力，政府近几年制定了相应的节能与新能源汽车发展战略，电池模组作为新能源汽车的心脏尤为重要。其中，甲醇重整制氢燃料电池模组主要部件有电堆、重整室、热交换和散热器等。在甲醇重整制氢燃料电池中，甲醇水作为燃料通过无氧燃烧催化剂进行无氧燃烧，产生的高温气体对甲醇重整制氢的重整室加温，作为无氧燃烧的催化剂，温度要在50℃以上才能与甲醇水发生化学反应(无氧燃烧)放出热量。而现有技术中，通过在无氧燃烧催化剂的壳体上装上加热棒或加热PTC，通过固体热传导的方式给催化剂和甲醇水加热从而使催化剂温度升到50℃和甲醇水汽化，这种加热方式具有装置结构笨重，热量利用率低，加热时间长，加热器寿命短等缺点。

因此，如何解决对无氧燃烧催化剂加热过程中，因通过固体热传导的方式直接对催化剂或甲醇水进行加热导致的装置结构笨重、加热时间长及加热器寿命短的问题，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。

技术实现要素：

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种高温气体发生装置及包括该高温气体发生装置的燃料电池和电池模组。

本实用新型是这样实现的：一种高温气体发生装置，包括反应室，设置有供热空气和雾化状态的甲醇水进入的入口和用于排出高温气体的出口，所述反应室内部设置有催化剂，所述入口处设置有用于向所述反应室输送甲醇水的输送管道，所述输送管道靠近所述入口处设置有用于对甲醇水溶液进行雾化的雾化装置；空气加热器，与所述反应室的入口密封连接。

优选地，所述空气加热器包括设置有进气口和出气口的壳体、设置在所述壳体内部的发热元件和用于支撑所述发热元件的第一支架，所述出气口与所述反应室的入口密封连接。

优选地，所述壳体内部还设置有用于监测所述壳体内部温度的温度控制装置，所述温度控制装置包括传感器和与所述传感器通信连接的控制器，所述控制器与所述发热元件通信连接。

优选地，所述壳体内部还设置有防止雾化状态的甲醇水反流至所述发热元件的单向阀。

优选地，所述发热元件为加热丝或PTC发热体，所述第一支架包括两块相互交叉的安装板，所述第一支架的横截面形状呈“十”字状，所述加热丝沿所述第一支架的轴向螺旋缠绕在所述第一支架上。

优选地，所述反应室内部设置有用于固定所述催化剂的第二支架，所述第二支架包括与气体流通方向一致的通气管道，所述通气管道的侧壁上设置有多个出气口；所述催化剂为低温催化剂、均匀的分布在所述通气管道上。

优选地，所述壳体的材质为耐热塑料或铸铝，所述第一支架的材质为云母。

优选地，所述雾化装置为定量雾化器或喷油器。

本申请的第二方面提供了一种燃料电池，包括高温气体发生装置，所述高温气体发生装置为如以上任一项所述的高温气体发生装置。

本申请的第三方面提供了一种电池模组，包括燃料电池，所述燃料电池为如上所述的燃料电池。

本申请提供的技术方案包括以下有益效果：

本申请提供的高温气体发生装置中，包括反应室和与反应室密封连接的空气加热器，反应室内部设置有催化剂，其一端设置有供热空气和雾化状态的甲醇水进入的入口和用于排出高温气体的出口，入口处设置有用于向反应室输送甲醇水的输送管道，输送管道靠近入口处设置有用于对甲醇水溶液进行雾化的雾化装置。如此设置，通过空气加热器产生的热空气对催化剂和经雾化装置雾化的甲醇水进行加热，发生化学反应，从而产生高温气体。通过热空气进行加热，加热时间短，加热器寿命长，且该装置结构简单，重量小。

本申请还提供了一种具有上述高温气体发生装置的燃料电池，上述高温气体发生装置具有加热时间短，加热器寿命长，且该装置结构简单，重量小的优点，从而具有该高温气体发生装置的燃料电池也具有寿命长、结构简单且重量小的优点。

本申请还提供了一种具有上述燃料电池的电池模组，上述燃料电池具有寿命长、结构简单且重量轻的优点，从而具有该燃料电池的电池模组也具有寿命长、结构简单且重量轻的优点。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例示出的一种高温气体发生装置的具体结构示意图；

图2是本实用新型实施例示出的一种空气加热器的发热元件与第一支架的连接示意图。

附图标记：

反应室-1；第二支架-11；输送管道-2；雾化装置-21；空气加热器-3；壳体-31；发热元件-32；加热丝-321；第一支架-33；传感器-34。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

本具体实施方式的目的在于提供一种高温气体发生装置，通过空气加热器产生的热空气对催化剂和雾化的甲醇水进行加热，发生化学反应，从而产生高温气体。本具体实施方式的目的还在于提供一种包括上述高温气体发生装置的燃料电池及电池模组。

以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的实用新型内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的实用新型的解决方案所必需的。

参照图1～2，示出了一些示例性实施例中高温气体发生装置的具体结构示意图。本实施例提供的高温气体发生装置包括反应室1和空气加热器3，反应室1上设置有供热空气和雾化状态的甲醇水进入的入口和用于排出高温气体的出口，反应室1内部设置有催化剂，其入口处设置有用于向反应室1输送甲醇水的输送管道2，输送管道2靠近入口处设置有用于对甲醇水溶液进行雾化的雾化装置21；空气加热器3的出气口与反应室1的入口密封连接。

如此设置，当有空气流动通过空气加热器3过程中，空气被加热，加热后的热空气流过催化剂到50摄氏度，输送管道2中的甲醇水通过雾化装置21喷射与热空气融合，被加热的催化剂与空气中雾化状态的甲醇水混合物发生化学反应，从而生成高温气体。该装置通过热空气对催化剂进行加热，通过热气流对经过雾化装置21雾化的甲醇水进行加热，代替了固体热传导的方式进行加热，加热速度快，加热时间短，进而可延长该装置的寿命，此外，该装置结构简单，重量小。

本实施例中，空气加热器3包括设置有进气口和出气口的壳体31，壳体31内部设置有发热元件32和用于支撑发热元件32的第一支架33，空气加热器3的出气口与反应室1的入口密封连接，保证热空气的利用率。

实施中，发热元件32可以选用加热丝321，也可选用PTC发热体。上述第一支架33包括两块相互交叉的安装板，第一支架33的横截面形状呈“十”字状，上述安装板上设置有供加热丝321穿过的孔，加热丝321穿过安装板上的孔并沿第一支架33的轴向螺旋缠绕在第一支架33上，增大了加热丝与空气的接触面积，提高热量利用率。为节省空间，在一定程度上减小空气加热器3的体积，也可将加热丝321设置呈“回形针”状。

优选实施例中，壳体31内部还设置有用于监测壳体31内部温度的温度控制装置，温度控制装置包括传感器和与传感器通信连接的控制器，控制器与发热元件通信连接。当传感器34检测到空气加热器3内部的温度大于设定的温度时，传感器34将信号发送控制器，使控制器控制发热元件32停止加热；当传感器34检测到空气加热器3内部的温度降到设定的温度值以下时，传感器34将信号发送至控制器，控制器控制发热元件32继续进行加热。如此，可保护空气加热器3内部温度过高损坏系统。

进一步地，壳体31内部还设置有防止雾化状态的甲醇水反流至发热元件32的单向阀，如此可防止甲醇水雾化反流与空气加热器3中的发热元件32接触发生爆燃现象。

本实施例的优选方案中，反应室1内部设置有用于固定催化剂的第二支架11，第二支架11包括与气体流通方向一致的通气管道，通气管道的侧壁上设置有多个出气口；催化剂为低温催化剂、均匀的分布在通气管道上。经空气加热器3加热的气体流通至反应室1内部后，热空气在上述各个通气管道内部及外部均有流通，同时对通气管道上的催化剂进行加热，提高热量的利用率，缩短加热时间，提高加热效率。

实施中，壳体31的材质可以选为耐热塑料或铸铝，第一支架33的材质选为云母，雾化装置21为定量雾化器或喷油器。

本具体实施方式还提供一种燃料电池，包括上述高温气体发生装置。上述高温气体发生装置具有加热时间短，加热器寿命长，且该装置结构简单，重量小的优点，从而具有该高温气体发生装置的燃料电池也具有寿命长、结构简单且重量小的优点。

本具体实施方式还提供一种电池模组，包括上述燃料电池。上述燃料电池具有寿命长、结构简单且重量轻的优点，从而具有该燃料电池的电池模组也具有寿命长、结构简单且重量轻的优点。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。