[發明專利]一種焓輪

有效

• 申請號: 201310027620.X
• 申請日: 2013-01-24
• 公開（公告）號: CN103094590A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 朱鳳強;林業發;馬原蔚;胡軍
• 申請（專利權）人: 上海新源動力有限公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 吳澤群

技術領域

本發明涉及質子交換膜燃料電池發動機技術，更具體地說，是涉及一種用于車船質子交換膜燃料電池動力系統的焓輪。

背景技術

質子交換膜燃料電池動力系統是一種發電裝置，它通過電化學反應將燃料（通常是氫氣或甲醇）中的化學能直接轉換成電能。與傳統的發電裝置相比，其發電過程不涉及氫氧燃燒，不受卡諾循環的限制，且反應產物為水，因此，具有效率高，零污染等優點。

在質子交換膜燃料電池中，為了防止加載情況下燃料電池質子交換膜脫水，需要用到空氣增濕裝置即焓輪，焓輪是一種利用燃料電池動力系統排出的廢氣中的水分和熱量來給進入燃料電池的氣體增濕的裝置。這個裝置需要電機驅動，目前，車、船用燃料電池動力系統焓輪普遍采用電機來驅動，如圖1所示，圖中11為減速電機、12為焓輪本體，它的優點是電機驅動運行穩定，但不足之處在于：1）電機占用一部分空間，使焓輪體積增大；2）電機自身重量使焓輪整體重量增加；3）電機運行消耗系統能量。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的是提供一種焓輪。

為達到上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種焓輪，設于空壓機的空氣排出口以及電堆的空氣排出口之間，包括水平設置的外筒、端板、焓輪軸、陶瓷芯以及氣體驅動機構，所述端板分別設于外筒的兩端，所述焓輪軸沿外筒的軸線貫穿外筒的兩端，所述陶瓷芯設于外筒內并套設在焓輪軸上；所述氣體驅動機構與空壓機的空氣排出口或/和電堆的空氣排出口位置相對，所述氣體驅動機構與端板固定連接，氣體驅動機構還與焓輪軸的端部相連。

所述氣體驅動機構包括氣罩、葉輪、齒輪以及管接頭，所述葉輪、齒輪以及焓輪軸的端部設于氣罩內，所述氣罩的進氣口正對空壓機的空氣輸出口或/和電堆的濕氣輸出口，所述齒輪包括主動齒輪以及從動齒輪，所述葉輪與主動齒輪剛性聯接，所述從動齒輪與焓輪軸的端部鍵聯接，所述葉輪與氣罩進氣口的位置相對應；所述管接頭設于與氣罩相對應的另一端的端板上。

所述陶瓷芯內設有與焓輪軸相互平行的若干個通道，所述陶瓷芯的橫截面為網狀結構。

所述陶瓷芯采用多孔吸水的陶瓷材料。

與現有技術相比，采用本發明的一種焓輪，具有如下有益的技術效果：本發明的焓輪由進入其內部的空氣驅動焓輪軸轉動，因此不需要驅動電機，故其結構緊湊、節省空間且質量小，無需外加動力驅動，降低載運工具動力系統能量。

附圖說明

圖1是現有技術中焓輪的結構示意圖；

圖2是本發明的一種焓輪的結構示意圖；

圖3為圖2中陶瓷芯的橫截面示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例進一步說明本發明的技術方案。

請參閱圖2所示的一種焓輪，設于空壓機的空氣排出口以及電堆的空氣排出口之間，包括水平設置的外筒5、端板4、焓輪軸3、陶瓷芯6以及氣體驅動機構，端板4分別設于外筒5的兩端，焓輪軸3沿外筒的軸線貫穿外筒5的兩端，陶瓷芯6設于外筒5內并套設在焓輪軸3上；氣體驅動機構與空壓機的空氣排出口以及電堆的空氣排出口位置相對，氣體驅動機構與端板固定連接，氣體驅動機構還與焓輪軸的端部相連。

氣體驅動機構包括氣罩8、葉輪1、齒輪2以及管接頭7，葉輪1、齒輪2以及焓輪軸3的端部設于氣罩8內，氣罩的進氣口正對空壓機的空氣輸出口以及電堆的濕氣輸出口，齒輪2包括主動齒輪以及從動齒輪，葉輪1與主動齒輪剛性聯接，從動齒輪與焓輪軸3的端部鍵聯接，葉輪與氣罩進氣口的位置相對應；所述管接頭設于與氣罩相對應的另一端的端板上。

陶瓷芯內設有與焓輪軸相互平行的若干個通道，所述陶瓷芯的橫截面為網狀結構，具體參見圖3所示，陶瓷芯采用多孔吸水的陶瓷材料。

本發明的工作原理為：由空壓機輸出的干空氣沿a向從氣罩的進氣口進入焓輪，并驅動葉輪1轉動，葉輪外部的主動齒輪與葉輪同步轉動，從而帶動與之嚙合的從動齒輪轉動，帶動焓輪軸3轉動來驅動焓輪。干空氣進入陶瓷芯6上半部分，攜帶陶瓷芯6內部的水分，變為濕空氣由管接頭7沿b向進入電堆；電堆排出來的濕空氣沿c向從氣罩的進氣口進入焓輪，驅動葉輪與齒輪一起轉動來帶動焓輪運行（此過程與上述的一致），此時，由干空氣帶走水分的上半部陶瓷芯6已經轉至下半部，這樣，從氣罩的進氣口進來的濕空氣的水分便留在陶瓷芯6中，最后被吸走水分的空氣由管接頭7沿d向排出。這樣往復循環，以達到增濕效果。也就是說，是兩側進入焓輪的氣體分別驅動兩個葉輪與齒輪進行組合轉動，來帶動同一根焓輪軸3轉動，從而使焓輪運行。

本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發明的目的，而并非用作對本發明的限定，只要在本發明的實質范圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發明的權利要求的范圍內。