产生力矩M。在一个形式中，在整个30mm直径阀板168内的10kPa的流体压力差生成16磅的总作用力。阀板168的挠曲关闭任何并开始在两凸舌区域167A处施加剥离作用力。这种剥离作用力的一个形式呈拉伸作用力T的形式，其沿着凸舌区域167A和相应局部连接表面170的外向边缘延伸，所述局部连接表面170围绕这些区域和孔口 168B形成。
[0043]在另一型式(未示出)中，可以使用双膜片阀构造。向阀添加另一与大气相关的膜片将使之在电池堆120内存在真空时更容易打开。这种构造将尤其有利于电池堆120的入口侧，其中这种包括的必要性取决于压缩器145的死区(dead head)承压能力或者压缩器再循环阀或电池堆旁路阀(都未示出)的存在，以允许压缩器145避免在阀关闭时出现死区运转情况。因此，如果死区运转下的供应压力不足以在处于部分真空时打开以上论述的单个膜片型式，则将使用双膜片阀。这也可以使用于电池堆120的阳极侧，尤其是用于破碎形成在阳极排放/净化阀上的冰。
[0044]下面参考图6，公开了一个变型的阀260，其由步进电动机200致动。电动机200包括壳体202、轴承204、驱动键206、线圈208、转子210、轴212和螺纹214。连接器216将可旋转轴212固定至联接杆218和阀板220。在本图中，阀板220大体对应于阀板168，而阀座222对应于图3A?3C、4和5的阀体161的密封区域。不同于以上论述的阀160，简化的阀260不需要用作致动构件的图4的压力平衡膜片166，相反，电动机200可用作致动构件。这种构造可以特别有利于以下情形:电池堆冷却可能在电池堆120内产生显著的真空水平(例如，高达大约40kPa)。虽然这样的水平可能不会抑制传统的出口止回阀260操作(因为它在该方向上将是自激励的)，但是设置在入口侧的传统止回阀260将需要40kPa弹簧来防止它被拉开，这种弹簧于是将在电池堆操作期间引入40kPa的压力下降。阀260可以利用与大气相关的膜片协助作为一种改善该潜在问题的方法。
[0045]应指出的是:本文将实施例的部件描述为被“构造”成特定方式或体现特定性能或以特定方式发挥功能，是结构性描述而不是描述预期用途。更具体地，本文对部件“构造”方式的提及是表示部件的现有物理状况，因此应理解为明确地描述部件的结构因素。同样地，应指出的是:如“大体”、“一般”和“通常”之类的术语在采用于本文中时不是被采用来限制所主张实施例的范围，或暗示某些特征对所主张实施例的结构或功能来说是关键的、必要的或者甚至是重要的。相反，这些术语仅仅旨在识别实施例的特定方面，或强调替代的或附加的特征，其可以也可以不被采用在特定实施例中。
[0046]为了描述和限定本文的实施例的目的，应指出的是:术语“大致(基本上)”、“显著”、“大约”等在本文中被采用来表示固有程度的不确定性，其可以归因于任何定量比较、值、测量或其它表达。术语“大致”、“显著”和“大约”等在本文中还被采用来表示程度，其定量表示可以不同于所陈述的基准达该程度，而不会导致所涉及主题的基本功能的变化。
[0047]虽然已通过参考本发明的具体实施例详细地描述了本发明的实施例，但是应该理解的是:在不背离在所附权利要求书中限定出的实施例的范围的情况下，修改和变型是可能的。更具体地，尽管本发明的实施例的一些方面在本文中被识别为优选的或特别有利的，但是可以想到的是本发明的实施例并不一定局限于这些优选方面。
【主权项】
1.一种用于燃料电池系统的抗冰阀，所述阀包括: 流体入口，其被构造成接收燃料电池反应物； 流体出口，其设置在所述流体入口的流体下游； 阀体，其限定出从其中穿过的流体反应物通路，所述流体反应物通路与所述流体入口和所述流体出口协作；和 大体刚性的联接板； 阀板，其定位成相邻于所述联接板，并在其间限定出座置区域，所述阀板和所述联接板彼此协作，以限定出局部连接表面，其小于由所述座置区域限定出的表面，使得由给予所述阀板的载荷在所述阀板中诱发的挠曲作用力在所述局部连接表面处引起形成于所述座置区域中的任何冰的破碎。
2.如权利要求1所述的阀，进一步包括:致动膜片，其与所述阀协作，以向其提供选择性的致动。
3.如权利要求2所述的阀，其中，所述阀板和所述膜片中至少一个的与所述座置区域相对应的部分围绕其周缘限定出大致曲线形状。
4.如权利要求3所述的阀，其中，所述曲线形状是大致圆柱形的。
5.如权利要求1所述的阀，其中，所述阀是止回阀，其包括被构造成至少在所述关闭状态期间将至少所述阀板保持在变形状态的偏压弹簧。
6.如权利要求1所述的阀，进一步包括:设置在所述阀体内的致动构件，所述致动构件被构造成通过给予所述阀板和所述联接板中至少一个的偏压作用力在所述阀内提供压力平衡。
7.如权利要求6所述的阀，其中，所述致动构件包括柔性膜片，其与所述联接板通过形成于其间的座置区域选择性地协作，使得在关闭状态期间，所述膜片大致防止所述燃料电池反应物在所述流体入口与所述流体出口之间穿过所述流体反应物通路流动，所述膜片进一步被构造成使得在打开状态期间，所述阀板变成解除座置，以容许所述燃料电池反应物在所述流体入口与所述流体出口之间穿过所述流体反应物通路流动。
8.如权利要求6所述的阀，其中，所述致动构件包括电气装置，比如步进电动机、有刷电动机、无刷电动机或电磁阀，其与所述联接板选择性地协作，使得在关闭状态期间，所述步进电动机大致防止所述燃料电池反应物在所述流体入口与所述流体出口之间穿过所述流体反应物通路流动，所述步进电动机进一步被构造成使得在打开状态期间，所述步进电动机使所述阀板变成解除座置，以容许所述燃料电池反应物在所述流体入口与所述流体出口之间穿过所述流体反应物通路流动。
9.一种燃料电池系统，包括: 至少一个燃料电池，其包括用以接受含氢反应物的阳极、用以接受含氧反应物的阴极和与所述阳极和所述阴极协作的介质，使得在所述反应物中的至少一种的催化转变时，所述催化转变的反应物从所述阳极和所述阴极中的一个通过所述介质行进至所述阴极和所述阳极中的另一个； 与所述阳极处于流体连通的阳极流动路径和与所述阴极处于流体连通的阴极流动路径，所述阳极流动路径和所述阴极流动路径中的每个与被构造成接收燃料电池反应物的流体入口和设置在所述流体入口的流体下游的流体出口协作；和 至少一个阀，其设置在所述阳极流动路径和所述阴极流动路径中的至少一个中，并限定出从其中穿过的流体反应物通路，所述至少一个阀包括流体入口、流体出口、限定出从其中穿过的与所述流体入口和所述流体出口协作的流体反应物通路的阀体、被构造成在优选位置偏压所述阀的致动构件、被构造成与所述阀板接合以限定出至少一个安装表面的大体刚性的联接板、和定位成相邻于所述联接板并在其间限定出座置区域的阀板，所述阀板和所述联接板彼此协作以限定出局部连接表面，其小于由所述座置区域限定出的表面，使得由给予所述阀板的载荷在所述阀板中诱发的挠曲作用力在所述局部连接表面处引起形成于所述座置区域中的任何冰的破碎。
10.一种抑制汽车燃料电池系统中的反应物流动路径的与冻结相关的阻塞的方法，所述方法包括: 配置与所述反应物流动路径流体地协作的阀，所述阀限定出在其中设置有致动构件的阀体，所述阀包括: 大体刚性的联接板，其被构造成与所述阀体的阀板部接合，以限定出至少一个安装表面；和 所述阀板，其定位成相邻于所述联接板，并在其间限定出座置区域，所述阀板和所述联接板彼此协作，以限定出局部连接表面，其小于由所述座置区域限定出的表面，使得由给予所述阀板的载荷在所述阀板中诱发的挠曲作用力在所述局部连接表面处引起形成于所述座置区域中的任何冰的破碎；以及 向所述阀板引入含氢反应物和含氧反应物中的至少一个，使得在所述阀板中诱发的挠曲作用力优选在所述局部连接表面处引起形成于所述座置区域中的任何冰的破碎。
【专利摘要】本公开涉及抗冻阀。公开了用于降低燃料电池中与冰相关的阻塞的可能性的阀以及用于起动燃料电池系统的方法。阀包括阀板和联接板，其在阀体内彼此协作，使得从加压流体给予阀板的挠曲作用力被传递至阀板与联接板之间的局部接触表面。通过将这些作用力集中于这种局部区域，改善了流体围绕阀的座置区域在积累的冰中引起和传播裂纹的能力。这样，也改善了在冷状况比如与处于或低于水的冰点的那些状况下的燃料电池起动。
【IPC分类】H01M8-04
【公开号】CN104577162
【申请号】CN201410530179
【发明人】J.A.罗克
【申请人】通用汽车环球科技运作有限责任公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年10月10日
【公告号】DE102014114511A1, US20150104722