[發明專利]卸壓裝置的致動

有效

• 申請號: 200910149113.7
• 申請日: 2009-06-12
• 公開（公告）號: CN101603626A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: M·林納;W·厄勒里奇;M·赫爾曼
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作公司
• 主分類號: F17C1/00
• 分類號: F17C1/00;F17C1/12;H01M8/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 范曉斌;劉華聯

技術領域

本發明涉及存儲容器，且更具體地涉及用于燃料電池系 統的高壓容器。

背景技術

燃料電池系統已經被提出作為電動車輛和各種其它應用 的清潔、有效和環保的電源。一種燃料電池系統采用質子交換膜(PEM) 使得氫燃料和氧化劑進行催化反應，以產生電力。通常，所述燃料電 池系統具有一個以上的燃料電池，所述燃料電池包括陽極和陰極，PEM 位于陽極和陰極之間。陽極接收氫氣，陰極接收氧氣(通常來自于空 氣)。氫氣在陽極中離子化，以產生自由氫離子和電子。氫離子穿過 PEM到達陰極。氫離子與陰極中的氧和電子反應，產生水。來自于陽 極的電子不能穿過PEM，且相反被引導通過電負載，如車輛，以在送 至陰極之前做功。許多燃料電池可以組合在燃料電池系統中的燃料電 池堆中，以產生期望的功率量。

燃料電池功率系統能夠包括轉化器或處理器，所述轉化 器或處理器將液體燃料(如，醇(例如，甲醇或乙醇))、碳氫化合 物(例如，汽油)和/或其混合物(如，乙醇/甲醇和汽油的混合物)轉 化為用于燃料電池堆的氫氣。更典型地，用作燃料電池系統中的燃料 的氫氣與車輛分離地加工和存儲。氫氣被輸送至車輛上的高壓容器或 貯存器，以根據需要提供希望的氫氣給車載燃料電池堆。

高壓容器通常分成以下四種類型之一：具有全金屬結構 的I型容器；具有金屬襯里結構的II型容器，所述II型容器帶有用于 增強的纖維環箍包裝；具有金屬襯里結構的III型容器，所述III型容 器帶有全纖維增強包裝；和具有塑料襯里結構的IV型容器，所述IV 型容器帶有全纖維增強包裝。如Immel在美國專利No.6,742,554中公 開的那樣，所設想的在工業中用于存儲氫氣的IV型壓力容器總體上是 圓柱形以提供期望的整體性，且包括外部結構壁和在其中限定貯存器 腔室的內部襯墊，所述專利的全部內容作為參考引入本文。本領域也 能想到具有襯墊較少的復合結構的V型容器。

容納壓縮氫氣的高壓容器必須具有期望的機械穩定性和 整體性，以防止壓力容器由于內部壓力而破裂或爆破。通常也希望使 得車輛上的壓力容器是輕質的，從而不會顯著地影響車輛的重要要求。 行業中的當前趨勢是采用IV型壓力容器來在車輛上存儲壓縮氫氣。

已知的高壓容器包括至少一個熱致動安全閥或卸壓裝置 (PRD)。所述PRD設置在高壓容器的端部的凸臺上，所述凸臺容納 各種閥、壓力調節器、管道連接器、過流限制器等，以允許壓力容器 用壓縮氫氣填充。所述PRD也可以設置在壓力容器中的另一開口處， 但是所述PRD通常布置在壓力容器的一端或兩端。當壓力容器暴露于 高溫時，所述PRD是有用的。當高溫可能在遠離單個PRD位置的局部 區域存在時，可以使用一個以上的PRD。

已知不靠近帶有PRD的壓力容器端部的局部熱源可能不 會被PRD檢測，因為形成壓力容器的復合材料的導熱率低。對該問題 的現有技術解決方案的狀態是采用熱管來從靠近局部熱源的壓力容器 區域傳熱。不過，熱管不覆蓋壓力容器的整個表面。其它已知設計使 用附加隔熱層來減小進入壓力容器的熱通量。不過，附加隔熱層僅僅 是延遲壓力容器的破裂，因而是不合需要的。

在Winter等的美國申請公布No.2008/0066805中也描述 了一種壓力容器系統，所述壓力容器系統帶有熱傳導層，用于從壓力 容器上的任何地方傳遞熱給PRD，所述專利申請的全部內容作為參考 引入本文。已知的熱傳導層包括圍繞壓力容器包繞的且在壓力容器外 部的熱傳導網、和連接到PRD的熱傳導條，所述熱傳導條沿壓力容器 延伸。圍繞壓力容器外部包繞的熱傳導片、箔和層也是已知的。

持續需要一種壓力容器，所述壓力容器在從局部熱源傳 遞熱給PRD方面是有效的，且利于使用單個PRD代替多個PRD。期 望壓力容器設置有附加保護層，所述附加保護層承載經過壓力容器的 一部分負載，不需要附加防石裝置(stone?shield)，且比當前壓力容器 設計更成本有效。

發明內容

根據本發明，令人驚奇地發現了一種壓力容器，所述壓 力容器提供從靠近壓力容器的局部熱源向卸壓裝置(PRD)的有效熱 傳遞，利于使用單個PRD，提供附加負載承載保護層，不需要附加防 石裝置，且與已知設計相比是成本有效的。