一种具有防冻功能的寒冷地区用燃料电池装置的制作方法

1.本发明涉及燃料电池装置技术领域，尤其涉及一种具有防冻功能的寒冷地区用燃料电池装置。


背景技术：

2.燃料电池装置指的是将燃料化学能直接转变成电能的系统，基本组成部分是燃料、氧化剂、电极及电解质，其中以氢能源作为动力来源的氢燃料电池以其清洁性和高效性被人们大力发展，它的原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极，整个过程中只产生水和热量。
3.现有技术中，氢燃料电池装置在寒冷地区使用过程中，低温环境会导致氢燃料电池装置的内部反应迟缓，降低燃料电池的反应性能，从而影响氢燃料电池装置的启动。此外，由于氢燃料电池装置在反应过程中会生成水，这些水在没有排出完全时低温下会结冰从而导致堵塞、对电池的内部结构造成破坏。因此，需要一种具有防冻功能的寒冷地区用燃料电池装置来满足人们的需求。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种具有防冻功能的寒冷地区用燃料电池装置，以解决上述背景技术中提出的低温环境影响氢燃料电池装置的启动，同时水无法完全排出时结冰导致堵塞，对电池内部结构造成破坏，影响氢燃料电池装置的正常使用的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有防冻功能的寒冷地区用燃料电池装置，其包括燃料电池和安装在燃料电池上的出水管，出水管上固定安装有直管，直管上固定安装有排水槽，排水槽上固定安装有水囊，排水槽上开设有贯穿孔，水囊固定安装在贯穿孔内，水囊活动套接在燃料电池上，排水槽上固定安装有防护盒，防护盒与水囊相接触，直管上滑动安装有伸缩柱，直管上开设有伸缩孔，伸缩柱滑动安装在伸缩孔内，伸缩柱上固定安装有浮板，浮板滑动安装在直管上，浮板位于出水管的顶侧，伸缩柱上固定安装有制动座，制动座与直管的顶侧相接触，伸缩柱上活动套接有压缩弹簧，压缩弹簧的一端固定安装在浮板上，压缩弹簧的另一端固定安装在直管上；防护盒上固定安装有滑动轴，滑动轴上对称滑动安装有两个接线柱，防护盒上开设有t型槽，两个接线柱均滑动安装在t型槽内，两个接线柱相互靠近的一侧开设有弓型弧端，两个接线柱上均开设有滑动孔，滑动轴滑动安装在滑动孔内，滑动轴上对称活动套接有支撑弹簧，两个支撑弹簧的一端分别固定安装在两个接线柱上，两个支撑弹簧的另一端均固定安装在同一个防护盒上，防护盒上开设有方形孔，方形孔内滑动安装有按压块，按压块上固定安装有导电片，导电片上开设有弧形端，弧形端与弓型弧端相适配，防护盒上开设有导片槽，导片槽与导电片相适配，两个接线柱上均固定连接有连接导线，两个连接导线分别
固定连接在两个固定座上，两个固定座上固定安装有同一个电热丝，电热丝与连接导线电性连接，其中一侧的连接导线上电性连接有备用电源。
6.进一步具体地，在本发明较佳实施例当中，上述制动座上固定安装有固定轴，固定轴上转动安装有连接板，连接板上转动安装有转动轴，转动轴上固定安装有安装座，安装座上固定安装有夹板，夹板滑动安装在防护盒上。通过夹板的设置，实现在通过密封盖打开对水囊、排水槽和直管中的水进行排水时，直管内的水位下降，从而带动浮板在重力和压缩弹簧的复位作用下下降，使得固定轴下降，从而带动连接板运动，连接板运动带动转动轴运动，转动轴运动，带动安装座运动，从而使得夹板在滑动限槽的限制作用下滑动相互靠近以挤压水囊，实现将水排尽，进一步提高了结构的实用性和科学性。
7.进一步具体地，在本发明较佳实施例当中，上述连接板的一端开设有转孔，转孔位于连接板远离安装座的一端，固定轴转动安装在转孔内，转孔限制了连接板的运动，连接板只能在转孔内转动，转孔限制了连接板的运动，连接板只能在转孔内转动。
8.进一步具体地，在本发明较佳实施例当中，上述连接板的另一端开设有安装孔，安装孔位于连接板靠近安装座的一端，转动轴转动安装在安装孔内，安装孔限制了连接板的运动，连接板只能在安装孔内转动。
9.进一步具体地，在本发明较佳实施例当中，上述防护盒上开设有滑动限槽，夹板滑动安装在滑动限槽内，夹板的四侧壁与滑动限槽的四侧内壁相接触，滑动限槽限制了夹板的运动，夹板只能在滑动限槽内滑动。
10.进一步地，在本发明较佳实施例当中，上述制动座上固定安装有l型板，防护盒上固定安装有限位轴，限位轴上转动安装有转动座，转动座上固定安装有限位板，限位板与l型板相接触，转动座上固定安装有密封盖，密封盖转动安装在防护盒上，排水槽上固定安装有连接管，连接管与密封盖相接触。通过密封盖的设置，实现在直管内的水位上升时，制动座上升带动l型板上升，l型板上升至脱离限位板时，在扭簧的复位作用下带动转动座复位转动，转动座复位转动带动密封盖转动打开，使得水从连接管排出，从而实现在燃料电池启动正常工作后通过产生的水在水囊内的流动对燃料电池进行保温和缓冲。
11.进一步具体地，在本发明较佳实施例当中，上述转动座上开设有转动孔，限位轴转动安装在转动孔内，转动座开设有弧形端，弧形端与防护盒不相接触，转动孔限制了转动座的运动，转动座只能在转动孔上转动。
12.进一步具体地，在本发明较佳实施例当中，上述限位轴上固定套接有扭簧，扭簧固定安装在转动座上，扭簧与转动孔相适配，扭簧固定安装在转动孔内。通过扭簧的设置，实现在l型板脱离限位板时，在扭簧的复位作用下带动转动座转动，进而带动密封盖打开。
13.进一步具体地，在本发明较佳实施例当中，上述防护盒上开设有固定孔，固定孔与密封盖相适配，密封盖转动安装在固定孔内，通过固定孔的设置，方便了密封盖的安装。
14.进一步具体地，在本发明较佳实施例当中，上述防护盒上开设有限位槽，限位槽位于固定孔的顶侧，限位槽与固定孔相连接，限位板活动安装在限位槽内，限位板的侧壁与防护盒相接触，通过限位槽的设置，方便了限位板的安装。
15.本发明提出的一种具有防冻功能的寒冷地区用燃料电池装置的有益效果是：在本发明中，通过电热丝及其相关组件和结构的配置，实现在氢燃料电池装置使用前，通过按压按压块带动导电片挤压接线柱上的弓型弧端进入弓型弧端的凹槽部位，在
支撑弹簧的复位作用下使得接线柱通过导电片导通，从而使得电热丝发热对防护盒内进行升温，以避免氢燃料电池装置在低温下启动，保证了氢燃料电池装置的正常启动，且在氢燃料电池装置正常启动后，直管内水面上升带动浮板在浮力作用下上升，进而带动制动座在接触按压块的底侧时带动导电片反向滑动脱离接线柱上的弓型弧端落入导片槽，从而断开电热丝以节约能源，故而综合提高了结构的环境适用性、节能性以及机械自动化程度。
16.进一步地，在本发明中，通过水囊等相关组件的设置，实现在直管中水位上升时，水经连接管流入水囊中，使得水囊鼓起，从而通过水的热量对氢燃料电池进行保温和支撑，防止低温侵袭，同时对氢燃料电池装置使用时产生的碰撞进行缓冲，保护了氢燃料电池装置的安全。
17.进一步地，在本发明中，通过密封盖等相关组件的设置，实现在直管中的水位随着氢燃料电池装置的反应进行而升高过程中，带动浮板在浮力的作用下上升，从而带动l型板上升，当l型板上升到脱离限位板时，在扭簧的复位作用下带动转动座转动，从而带动密封盖打开，进而将水可以从连接管中排出。
18.进一步地，在本发明中，通过夹板等相关组件的设置，实现在直管中的水位随着氢燃料电池装置停止工作时水从密封盖中排出而降低，从而使得浮板在重力和压缩弹簧的复位作用下下降，带动连接板运动，从而带动两个夹板相互靠近挤压水囊，防止水囊中的水未排尽，进一步提高了结构的安全实用性和自动化程度。
附图说明
19.图1为本发明实施例提供的一种具有防冻功能的寒冷地区用燃料电池装置的结构示意图；图2为本发明实施例提供的一种具有防冻功能的寒冷地区用燃料电池装置的防护盒的结构示意图；图3为本发明实施例提供的一种具有防冻功能的寒冷地区用燃料电池装置的l型板的结构示意图；图4为本发明实施例提供的一种具有防冻功能的寒冷地区用燃料电池装置的伸缩轴的结构示意图；图5为本发明实施例提供的一种具有防冻功能的寒冷地区用燃料电池装置的连接板的结构示意图；图6为本发明实施例提供的一种具有防冻功能的寒冷地区用燃料电池装置的按压块的结构示意图；图7为本发明实施例提供的一种具有防冻功能的寒冷地区用燃料电池装置的电热丝的结构示意图；图8为本发明实施例提供的一种具有防冻功能的寒冷地区用燃料电池装置的方形孔的局部剖视结构示意图；图9为本发明实施例提供的一种具有防冻功能的寒冷地区用燃料电池装置的固定孔的结构示意图；图10为本发明实施例提供的一种具有防冻功能的寒冷地区用燃料电池装置的密封盖的结构示意图。
20.图中：01-燃料电池；02-出水管；03-直管；04-排水槽；05-水囊；06-伸缩柱；07-浮板；08-制动座；09-压缩弹簧；10-接线柱；11-滑动孔；12-支撑弹簧；13-按压块；14-导电片；15-弓型弧端；16-连接导线；17-固定座；18-电热丝；19-防护盒；20-固定轴；21-连接板；22-转动轴；23-安装座；24-夹板；25-转孔；26-安装孔；27-滑动限槽；28-l型板；29-限位轴；30-转动座；31-限位板；32-密封盖；33-转动孔；34-扭簧；35-固定孔；36-限位槽；37-弧形端；38-导片槽；39-方形孔；40-t型槽；41-连接管；42-贯穿孔；43-伸缩孔；44-备用电源；45-滑动轴。
具体实施方式
21.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
22.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
24.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“水平”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。
25.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.请结合参照图1-10，本发明实施例提供一种具有防冻功能的寒冷地区用燃料电池装置，其包括燃料电池01和安装在燃料电池01上的出水管02，出水管02上固定安装有直管03，直管03上固定安装有排水槽04，排水槽04上固定安装有水囊05，排水槽04上开设有贯穿孔42，水囊05固定安装在贯穿孔42内，水囊05活动套接在燃料电池01上；排水槽04上固定安装有防护盒19，防护盒19与水囊05相接触，直管03上滑动安装有伸缩柱06，直管03上开设有伸缩孔43，伸缩柱06滑动安装在伸缩孔43内，伸缩柱06上固定安装有浮板07，浮板07滑动安装在直管03上，浮板07位于出水管2的顶侧；伸缩柱06上固定安装有制动座08，制动座08与直管03的顶侧相接触，伸缩柱06上活动套接有压缩弹簧09，压缩弹簧09的一端固定安装在浮板07上，压缩弹簧09的另一端固定安装在直管03上。
27.进一步地，防护盒19上固定安装有滑动轴45，滑动轴45上对称滑动安装有两个接线柱10，防护盒19上开设有t型槽40，两个接线柱10均滑动安装在t型槽40内，两个接线柱10
相互靠近的一侧开设有弓型弧端15，两个接线柱10上均开设有滑动孔11，滑动轴45滑动安装在滑动孔11内，滑动轴45上对称活动套接有支撑弹簧12，两个支撑弹簧12的一端分别固定安装在两个接线柱10上，两个支撑弹簧12的另一端均固定安装在同一个防护盒19上。
28.进一步地，防护盒19上开设有方形孔39，方形孔39内滑动安装有按压块13，按压块13上固定安装有导电片14，导电片14上开设有弧形端37，弧形端37与弓型弧端15相适配，防护盒19上开设有导片槽38，导片槽38与导电片14相适配；两个接线柱10上均固定连接有连接导线16，两个连接导线16分别固定连接在两个固定座17上，两个固定座17上固定安装有同一个电热丝18，电热丝18与连接导线16电性连接，其中一侧的连接导线16上电性连接有备用电源44。
29.需要说明的是，在本发明实施例中，使用燃料电池01前，按压按压块13带动导电片14的弧形端37挤压接线柱10上的弓型弧端15，配合支撑弹簧12的弹力复位作用下使得导电片14落入弓型弧端15的中部凹槽内，将电热丝18导通，从而实现电热丝18加热防护盒19内部对燃料电池01进行升温，从而保证燃料电池01的正常启动。此外，在燃料电池01正常启动后产生的水经出水管02流入直管03内再通过排水槽04流进水囊05内，随着燃料电池01启动后反应的进行，直管03内的水位上升带动浮板07上升，浮板07上升带动伸缩柱06在伸缩孔43内滑动上升，伸缩柱06滑动带动制动座08滑动上升，在制动座08滑动上升至接触按压块13的底侧时，水位继续上升，制动座08挤压按压块13的底侧带动导电片14的弧形端37挤压接线柱10的弓型弧端15脱离接线柱10落入导片槽38内，在支撑弹簧12的复位作用下带动接线柱10复位，从而固定导电片14，断开电热丝18的加热，在此过程中，接线柱10不带电，只有接线柱10上的弓型弧端15的中部凹槽与连接导线16电性连接，此时燃料电池01的工作过程中可以通过产生的水的热量在水囊05中的循环对燃料电池01起到保温和缓冲的作用。
30.进一步地，通过夹板24的设置，实现在通过密封盖32打开对水囊05、排水槽04和直管03中的水进行排水时，直管03内的水位下降，从而带动浮板07在重力和压缩弹簧09的复位作用下下降，使得固定轴20下降，从而带动连接板21运动，连接板21运动带动转动轴22运动，转动轴22运动，带动安装座23运动，从而使得夹板24在滑动限槽27的限制作用下滑动相互靠近以挤压水囊05，实现将水排尽，进一步提高了结构的实用性和科学性；通过密封盖32的设置，实现在直管03内的水位上升时，制动座08上升带动l型板28上升，l型板28上升至脱离限位板31时，在扭簧34的复位作用下带动转动座30复位转动，转动座30复位转动带动密封盖32转动打开，使得水从连接管41排出，从而实现在燃料电池01启动正常工作后通过产生的水在水囊05内的流动对燃料电池01进行保温和缓冲。另外，需要说明的是，在此过程中，转孔25限制了连接板21的运动，连接板21只能在转孔25内转动，安装孔26限制了连接板21的运动，连接板21只能在安装孔26内转动，滑动限槽27限制了夹板24的运动，夹板24只能在滑动限槽27内滑动，转动孔33限制了转动座30的运动，转动座30只能在转动孔33上转动，故通过扭簧34的设置，实现在l型板28脱离限位板31时，在扭簧34的复位作用下带动转动座30转动，进而带动密封盖32打开；通过固定孔35的设置，方便了密封盖32的安装，通过限位槽36的设置，方便了限位板31的安装。
31.进一步地，请继续结合参照图1-10，在本发明实施例中，制动座8上固定安装有固定轴20，固定轴20上转动安装有连接板21，连接板21上转动安装有转动轴22，转动轴22上固定安装有安装座23，安装座23上固定安装有夹板24，夹板24滑动安装在防护盒19上。需要说
明的是，通过夹板24的设置，实现在通过密封盖32打开对水囊05、排水槽04和直管03中的水进行排水时，直管03内的水位下降，从而带动浮板07在重力和压缩弹簧09的复位作用下下降，使得固定轴20下降，进而带动连接板21运动，连接板21运动带动转动轴22运动，转动轴22运动，带动安装座23运动，从而使得夹板24在滑动限槽27的限制作用下滑动相互靠近以挤压水囊05，实现将水排尽，进一步提高了结构的实用性和科学性。
32.进一步地，请结合参照图1-5，本发明实施例中，连接板21的一端开设有转孔25，转孔25位于连接板21远离安装座23的一端，固定轴20转动安装在转孔25内。需要说明的是，通过转孔25限制了连接板21的运动，连接板21只能在转孔25内转动。
33.进一步地，请继续结合参照图1-5，本发明实施例中，连接板21的另一端开设有安装孔26，安装孔26位于连接板21靠近安装座23的一端，转动轴22转动安装在安装孔26内。需要说明的是，通过安装孔26限制了连接板21的运动，连接板21只能在安装孔26内转动。
34.进一步地，请结合参照图1-4，本发明实施例中，防护盒19上开设有滑动限槽27，夹板24滑动安装在滑动限槽27内，夹板24的四侧壁与滑动限槽27的四侧内壁相接触。需要说明的是，通过滑动限槽27限制了夹板24的运动，夹板24只能在滑动限槽27内滑动。
35.进一步还需要说明的是，本发明实施例中，制动座08上固定安装有l型板28，防护盒19上固定安装有限位轴29，限位轴29上转动安装有转动座30，转动座30上固定安装有限位板31，限位板31与l型板28相接触，转动座30上固定安装有密封盖32，密封盖32转动安装在防护盒19上，排水槽04上固定安装有连接管41，连接管41与密封盖32相接触。需要强调的是，通过密封盖32的设置，实现在直管03内的水位上升时，制动座08上升带动l型板28上升，l型板28上升至脱离限位板31时，在扭簧34的复位作用下带动转动座30复位转动，转动座30复位转动带动密封盖32转动打开，使得水从连接管41排出，从而实现在燃料电池01启动正常工作后通过产生的水在水囊05内的流动对燃料电池01进行保温和缓冲。
36.进一步具体地，请继续结合参照图1-10，本发明实施例中，转动座30上开设有转动孔33，限位轴29转动安装在转动孔33内，转动座30开设有弧形端37，弧形端37与防护盒19不相接触，转动孔33限制了转动座30的运动，转动座30只能在转动孔33上转动。
37.进一步具体地，请继续结合参照图1-10，本发明实施例中，限位轴29上固定套接有扭簧34，扭簧34固定安装在转动座30上，扭簧34与转动孔33相适配，扭簧34固定安装在转动孔33内。需要说明的是，通过扭簧34的设置，实现在l型板28脱离限位板31时，在扭簧34的复位作用下带动转动座30转动，进而带动密封盖32打开。
38.进一步具体地，请结合参照图1-9，本发明实施例中，防护盒19上开设有固定孔35，固定孔35与密封盖32相适配，密封盖32转动安装在固定孔35内，通过固定孔35的设置，方便了密封盖32的安装。
39.进一步具体地，请继续结合参照图1-9，本发明实施例中，防护盒19上开设有限位槽36，限位槽36位于固定孔35的顶侧，限位槽36与固定孔35相连接，限位板31活动安装在限位槽36内，限位板31的侧壁与防护盒19相接触，通过限位槽36的设置，方便了限位板31的安装。
40.综上所述，本发明实施例提供的一种具有防冻功能的寒冷地区用燃料电池装置的工作原理为：在使用燃料电池01前，按压按压块13带动导电片14的弧形端37挤压接线柱10上的弓型弧端15，配合支撑弹簧12的弹力复位作用下使得导电片14落入弓型弧端15的中部
凹槽内，将电热丝18导通，从而实现电热丝18加热防护盒19内部对燃料电池01进行升温，保证燃料电池01的正常启动；进一步地，在燃料电池01正常启动后产生的水经出水管2流入直管3内再通过排水槽04流进水囊05内，随着燃料电池01启动后反应的进行，直管03内的水位上升带动浮板07上升，浮板07上升带动伸缩柱06在伸缩孔43内滑动上升，伸缩柱06滑动带动制动座08滑动上升，在制动座08滑动上升至接触按压块13的底侧时，水位继续上升，制动座08挤压按压块13的底侧带动导电片14的弧形端37挤压接线柱10的弓型弧端15脱离接线柱10落入导片槽38内，在支撑弹簧12的复位作用下带动接线柱10复位，从而固定导电片14，断开电热丝18的加热，在此过程中，接线柱10不带电，只有接线柱10上弓型弧端15的中部凹槽与连接导线16电性连接，此时燃料电池01的工作过程中可以通过产生的水的热量在水囊05中的循环对燃料电池01起到保温和缓冲的作用；进一步地，通过夹板24的设置，实现在通过密封盖32打开对水囊05、排水槽04和直管03中的水进行排水时，直管03内的水位下降，从而带动浮板07在重力和压缩弹簧09的复位作用下下降，使得固定轴20下降，从而带动连接板21运动，连接板21运动带动转动轴22运动，转动轴22运动，带动安装座23运动，从而使得夹板24在滑动限槽27的限制作用下滑动相互靠近以挤压水囊05，实现将水排尽，进一步提高了结构的安全实用性；进一步地，通过密封盖32的设置，实现在直管03内的水位上升时，制动座08上升带动l型板28上升，l型板28上升至脱离限位板31时，在扭簧34的复位作用下带动转动座30复位转动，转动座30复位转动带动密封盖32转动打开，使得水从连接管41排出，从而实现在燃料电池01启动正常工作后通过产生的水在水囊05内的流动对燃料电池01进行保温和缓冲。需要说明的是，在此过程中，转孔25限制了连接板21的运动，连接板21只能在转孔25内转动；安装孔26限制了连接板21的运动，连接板21只能在安装孔26内转动；滑动限槽27限制了夹板24的运动，夹板24只能在滑动限槽27内滑动；转动孔33限制了转动座30的运动，转动座30只能在转动孔33上转动；通过扭簧34的设置，实现l型板28脱离限位板31时，在扭簧34的复位作用下带动转动座30转动，进而带动密封盖32打开。
41.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。