[發(fā)明專利]用于液態(tài)氫貯箱的多相轉(zhuǎn)換閥

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910129003.4
• 申請日: 2009-03-13
• 公開（公告）號: CN101533918A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: T·羅威爾;D·凱曼
• 申請（專利權(quán)）人: 通用汽車環(huán)球科技運作公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;F16K11/04;F16K31/128
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張群峰;楊松齡

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及用于從氫儲存箱分配液態(tài)氫或氣態(tài)氫的系 統(tǒng)。

背景技術(shù)

氫普遍用于各種工業(yè)應(yīng)用中。例如，在燃料電池中，氫氣被 用作燃料以產(chǎn)生操作車輛或其他機械的電力。氫通常在氫貯箱中呈液態(tài) 形式存儲，并從該箱中以液相或氣相分配到燃料電池以使用。

目前用于燃料電池系統(tǒng)的液態(tài)氫存儲系統(tǒng)必須符合下列要求： (1)從氫貯箱中分配液態(tài)和/或氣態(tài)氫的排出管道或管線；(2)安裝在 氫貯箱中的加熱器的兩條供給管線；以及(3)填充管道或管線。這些要 求導(dǎo)致五根管道或管線從氫貯箱引出并且基本上破壞了該箱熱絕緣的完 整性。目前，據(jù)估計侵入氫貯箱內(nèi)部的大約1/3的熱是經(jīng)所需的排出管線 和供給管線傳導(dǎo)的。

圖1示出了適于在燃料電池系統(tǒng)中使用的典型的傳統(tǒng)氫貯箱系統(tǒng) 10。系統(tǒng)10包括具有多層絕緣層的氫貯箱12，多層絕緣層限定了包含一 定量的液態(tài)氫16的箱內(nèi)部14。在氫貯箱12外面的真空室18包含：氣態(tài)氫 排出閥20，其便于從箱內(nèi)部14分配氣態(tài)氫；以及液態(tài)氫排出閥22，其便 于從箱內(nèi)部14分配液態(tài)氫16。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個實施例包括包含相轉(zhuǎn)換閥(phase?transfer valve)的產(chǎn)品。相轉(zhuǎn)換閥包括：具有殼體內(nèi)部的致動閥殼體；設(shè)置在 所述閥殼體中的液態(tài)氫入口、氣態(tài)氫入口和氫出口；以及可滑動地安 裝在殼體內(nèi)部的致動閥。致動閥可在將所述氣態(tài)氫入口密封隔離于氫 出口的第一位置和將所述液態(tài)氫入口密封隔離于氫出口的第二位置之 間運動。 附圖說明

現(xiàn)在參考附圖以示例的方式描述本發(fā)明。

圖1為適于在燃料電池系統(tǒng)中使用的傳統(tǒng)氫貯箱系統(tǒng)的示意 圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的相轉(zhuǎn)換閥的橫截面剖視圖， 示出了氣態(tài)氫入口的密封和通過該閥并進入氫出口的液態(tài)氫的流動； 以及

圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的相轉(zhuǎn)換閥的橫截面剖視圖， 示出了液態(tài)氫入口的密封和通過該閥并進入氫出口的氣態(tài)氫的流動。

具體實施方式

參看圖2和3，多相轉(zhuǎn)換閥的說明性實施例整體上由標記號26 來表示。相轉(zhuǎn)換閥26被設(shè)計為安裝在氫貯箱(未示出)內(nèi)部，例如此 前關(guān)于圖1描述的氫貯箱12。如將在下文中描述的，相轉(zhuǎn)換閥26便于從 氫貯箱向燃料電池系統(tǒng)(未示出)或其他目的地自動分配或者液態(tài)氫 60(圖2)或者氣態(tài)氫61(圖3)以便使用，這取決于氫貯箱中的氫壓 力的大小。當氫貯箱中的氫壓力的大小超出預(yù)定的基準壓力(reference pressure)時，相轉(zhuǎn)換閥26允許氣態(tài)氫61的流動并阻止來自氫貯箱的液 態(tài)氫60的流動。當氫貯箱中的氫壓力的大小達到預(yù)定的基準壓力或降 到其以下時，相轉(zhuǎn)換閥26阻止氣態(tài)氫61的流動并便于來自氫貯箱的液 態(tài)氫60的流動。

如圖2和3所示，相轉(zhuǎn)換閥26可包括具有殼壁29、殼底31和殼 頂33的閥殼體28。應(yīng)該理解，當在本文使用時，相關(guān)術(shù)語如“底部” 和“頂部”僅用于描述目的，不應(yīng)被解釋為限制相轉(zhuǎn)換閥26在使用中 的可能位置。閥殼體28優(yōu)選為低溫耐受聚合物材料例如Teflon(四氫 氟乙烯(tetrahydrofluoroethylene)。殼壁29、殼底31和殼頂33圍繞 著殼體內(nèi)部30和基準壓力室32。膜片槽37，其目的將在下文中描述， 設(shè)置在殼壁29中，在殼體內(nèi)部30和基準壓力室32之間。

液態(tài)氫入口臂54從閥殼體28伸出。液態(tài)氫入口管道55延伸穿 過液態(tài)氫入口臂54和殼壁29，并設(shè)置成與殼體內(nèi)部30流體連通。液態(tài) 氫入口臂54通常設(shè)置成離開殼底31一定距離。氫出口臂56從閥殼體28 伸出。氫出口管道57延伸穿過氫出口臂56，并設(shè)置成與殼體內(nèi)部30流 體連通。氫出口臂56通常設(shè)置成和殼底31直接相鄰。

錐形閥座48設(shè)置在殼底31中，在液態(tài)氫入口臂54和氫出口臂 56之間。氣態(tài)氫室50設(shè)置在殼底31中并與閥座48連通。氣態(tài)氫入口臂 52從殼底31伸出。氣態(tài)氫入口管道53延伸穿過氣態(tài)氫入口臂52，并設(shè) 置成與氣態(tài)氫室50流體連通。