一种氢燃料电池及氢燃料电池发动机的制作方法

1.本发明涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种氢燃料电池及氢燃料电池发动机。


背景技术：

2.氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置，相对锂电池制造所需要的锂资源，氢燃料电池被称为继水电、火电和核电之后能持续产生电力的第四种连续发电方式，氢的储量和来源都更为丰富，有效避免了电池上游生产资料紧缺的问题，而且氢燃料供能的排放物只有水，属于严格意义上的清洁能源，对环境保护更为友好；并且，相较锂电池，氢燃料电池报废后，电池整体的可回收程度较高，不会对环境造成二次污染；此外，氢的电化学反应热效率更高，让应用了氢燃料电池的新能源车辆，具备更高的续航能力；另外，氢燃料电池车辆加氢效率类似燃油车加油，减少了用户的补能等待时间。因此，氢燃料电池发动机具有极好的应用前景。
3.氢燃料电池需要将电池堆放置在密闭的箱体内，在电池堆发电过程中，电池堆会中的氢气会泄漏至箱体内，如果泄漏的氢气不能及时排出至箱体外，会在箱体内积聚，氢气累积到一定浓度存在爆炸的风险，因此，需要向箱体内通入空气，以将箱体内的氢气排出至箱体外。
4.目前，为向箱体内通入空气，需要在箱体内设置通风管，通风管的进风口从箱体中穿出，在通风管的管壁上开设扫风口，在燃料电池发电过程中，通过进风口向通风管内通入空气，进入通风管的空气经扫风口流入箱体内，流入箱体内的空气与箱体内的氢气混合，再由设置在箱体的箱壁上的出风口从箱体内排出，从而降低箱体内的氢气浓度。
5.然而，在箱体内设置通风管，需要占用箱体的内部空间，因此，需要增大箱体尺寸，导致燃料电池的输出功率与体积之比降低，无法满足燃料电池的紧凑化设计要求。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是：目前，为向氢燃料电池箱体内通风，需要在氢燃料电池箱体内设置通风管，导致氢燃料电池的输出功率与体积之比降低。
7.为了解决上述技术问题，本发明提供一种氢燃料电池，包括箱体和设置在所述箱体内的电池堆，所述箱体包括相对间隔布置的第一箱壁和第二箱壁；所述第一箱壁设有开口朝外的第一凹槽，所述第一凹槽的开口处密封连接有第一盖板，所述第一盖板与所述第一凹槽之间围合成送风通道，所述第一箱壁上间隔设有与所述送风通道连通的多个扫风口；所述第二箱壁设有出风口。
8.作为优选方案，所述第一盖板焊接在所述第一凹槽的开口处。
9.作为优选方案，所述第一箱壁包括第一壁板和设置在所述第一壁板外侧的第一加强筋板，所述第一凹槽设置在所述第一加强筋板中。
10.作为优选方案，所述第一盖板的轮廓大于所述第一凹槽的轮廓，所述第一加强筋
板的外侧设有与所述第一盖板匹配布置的第一定位槽，所述第一盖板的外侧面与所述第一加强筋板的外侧面平齐。
11.作为优选方案，所述电池堆在所述密封箱体内间隔设多个，两个所述电池堆之间的间隙处均布置有所述扫风口。
12.作为优选方案，所述第一箱壁和所述第二箱壁均为所述箱体的侧壁，所述出风口布置在所述第二箱壁的上部。
13.作为优选方案，第二箱壁设有开口朝外的第二凹槽，所述第二凹槽的开口处密封连接有第二盖板，所述第二盖板与所述第二凹槽的槽壁之间围合成排风通道；
14.所述出风口有多个，各所述出风口间隔布置在所述第二箱壁内侧，各所述出风口均与所述排风通道的一端连通，所述排风通道的另一端连接有尾气处理装置。
15.作为优选方案，所述第二盖板摩擦焊接在所述第二凹槽的开口处。
16.一种氢燃料电池发动机，包括中冷器、空压机和上述的氢燃料电池，所述中冷器的出气口与所述送风通道连通，所述中冷器的进气口与所述空压机的出气口连通。
17.作为优选方案，所述空压机的进气口连接有空气过滤器。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
19.本发明的氢燃料电池，包括箱体和设置在箱体内的电池堆，箱体包括相对间隔布置的第一箱壁和第二箱壁；第一箱壁设有开口朝外的第一凹槽，第一凹槽的开口处密封连接有第一盖板，第一盖板与第一凹槽的槽壁之间围合成送风通道，第一箱壁的内侧间隔设有与送风通道连通的多个扫风口，送风通道内的空气经扫风口进入箱体内，与箱体内的氢气混合后从第二箱壁的出风口处排至箱体外部，由于送风通道设置在第一箱壁内，因此不需要在箱体内设置送风管，避免了在箱体内设置送风管所导致得燃料电池的输出功率与体积之比降低。
附图说明
20.图1为氢燃料电池的俯视图；
21.图2为图1中a－a处截面图；
22.图3为去除第一盖板后第一箱壁的外侧视图；
23.图4为图3中b处局部放大图；
24.图5为第一箱壁的爆炸图；
25.图6为去除第二盖板后第二箱壁的外侧视图；
26.图7为安装第二盖板后第二箱壁的外侧视图；
27.图中，1、箱体；11、第一箱壁；111、第一凹槽；112、第一盖板；1121、进风口；113、扫风口；114、第一定位槽；115、第一壁板；116、第一加强筋板；117、密封圈；118、第一管接头；12、第二箱壁；121、出风口；122、第二凹槽；123、第二盖板；124、第二管接头；2、电池堆；21、支撑柱；。
具体实施方式
28.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
29.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”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。应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。
30.如图1至图7所示，本发明实施例的氢燃料电池的优选实施例，包括箱体1和设置在箱体1内的电池堆2，箱体1包括相对间隔布置的第一箱壁11和第二箱壁12；第一箱壁11设有开口朝外的第一凹槽111，第一凹槽111的开口处密封连接有第一盖板112，第一盖板112与第一凹槽111的槽壁之间围合成送风通道，第一箱壁11的内侧间隔设有与送风通道连通的多个扫风口113；第二箱壁12设有将密封箱体1的内部与外部连通的出风口121，送风通道内的空气经扫风口113进入箱体1内，与箱体1内的氢气混合后从第二箱壁12的出风口121处排至箱体1外部，由于送风通道设置在第一箱壁11内，因此不需要在箱体1内设置送风管，避免了在箱体1内设置送风管所导致得燃料电池的输出功率与体积之比降低；将燃料电池安装在车辆的动力舱时，由于箱体1内部腾出了通风管路所占用的空间，运行箱体1的安装存在更大范围的偏移，为优化设计动力舱的结构提供了极大的便利。
31.其中，将第一盖板112密封连接在第一凹槽111的开口处的方式有多种，如通过设置密封圈和连接螺栓的方式，本实施例中第一盖板112摩擦焊接在第一凹槽111的开口处。具体的，第一盖板112通过搅拌摩擦焊的方式焊接在第一凹槽111的开口处，摩擦焊连接在焊缝处的密封性好，而且第一盖板112不会凸出于箱体1外部，能够使得箱体1的整体结构更加紧凑。
32.进一步的，如图3、图4所示，所示第一箱壁11包括第一壁板115和设置在第一壁板115外侧的第一加强筋板116，第一凹槽111设置在第一加强筋板116中。加强筋的设置能够在保证第一箱壁的强度的同时使得第一箱壁的重量更轻，而且将第一凹槽111通过摩擦焊的方式连接在第一加强筋板116中，不仅优化了第一加强筋板的结构，在保证第一加强筋板对第一壁板115的补强作用的同时，实现了送风功能，进一步使得箱体1的质量与箱体1的强度比值较小，利于氢燃料电池的轻量化设计。
33.具体的，如图4所示，第一盖板112的轮廓大于第一凹槽111的轮廓，第一加强筋板的外侧设有与第一盖板112匹配布置的第一定位槽114，第一盖板112放置在第一定位槽114内时，第一盖板112的外侧面与第一加强筋板的外侧面平齐。第一定位槽114的设置更加便于第一盖板112的安装，利于箱体1的批量化生产，这对于汽车等生产批量较大的产品是很重要的。
34.本实施例中，如图2所示，电池堆2在密封箱体内间隔设多个，相邻的两个电池堆2之间均布置有扫风口113，具体的各扫风口113均朝向相邻的两个电池堆2之间的间隙处布置，从而使得从扫风口113中吹出的空气能够平行地吹过电堆2的间隙处，利于箱体1内的氢气的高效排出。具体的，箱体1内间隔设有多个支撑柱，各电池堆2沿各支撑柱的轴向上下间隔布置，第一箱壁11和第二箱壁12均为箱体的侧壁，出风口121布置在第二箱壁12的上部，由于氢气的密度小于空气，将出风口121布置在第二箱壁12的上部能够尽可能的排除含氢
气浓度较高的混合气体。
35.进一步的，如图6所示，第二箱壁12设有开口朝外的第二凹槽122，第二凹槽122的开口处密封连接有第二盖板123，第二盖板123与第二凹槽122的槽壁之间围合成排风通道；出风口121有多个，各出风口121间隔布置在第二箱壁12内侧，各出风口121均与排风通道的一端连通，排风通道的另一端连接有尾气处理装置；具体的第二盖板123摩擦焊接在第二凹槽122的开口处，第二盖板123连接有与排放通道连通的第二管接头，第二管接头的另一端连接尾气处理装置。具体的，第二箱壁12包括第二壁板和设置在第二壁板外侧的第二加强筋板，第二凹槽122设置在第二加强筋板中，第二盖板的轮廓大于第二凹槽122的轮廓，第二加强筋板的外侧设有与第二盖板122匹配布置的第二点各位槽，第二盖板放置在第二定位槽内时，第二盖板的外侧面与第二加强筋板的外侧面平齐。
36.一种氢燃料电池发动机的优选实施例，包括中冷器、空压机和上述的氢燃料电池，中冷器的出气口与送风通道连通，中冷器的进气口与空压机的出气口连通。具体的，如图5所示，第一盖板112的的下端设有进风口1121，进风口1121通过密封圈114可拆密封连接有第一管接头118，第一管接头118的另一端与中冷器的出气口连接。进一步的，空压机的进气口连接有空气过滤器，从而放置灰尘等杂质进入箱体1内。
37.综上，本发明的氢燃料电池，送风通道设置在第一箱壁11内，因此不需要在箱体1内设置送风管，避免了在箱体1内设置送风管所导致得燃料电池的输出功率与体积之比降低；将燃料电池安装在车辆的动力舱时，由于箱体1内部腾出了通风管路所占用的空间，运行箱体1的安装存在更大范围的偏移，为优化设计动力舱的结构提供了极大的便利；此外，将进风通道设置在第一加强筋板上，不仅优化了第一加强筋板的结构，在保证第一加强筋板对第一壁板115的补强作用的同时，实现了送风功能，而且使得箱体1的质量与箱体1的强度比值较小，利于氢燃料电池的轻量化设计。
38.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。