[發明專利]燃料電池凈化管線系統

有效

• 申請號: 201710352289.7
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN107452976B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 克萊格·邁克爾·馬西;小威廉·F·桑德森;瑟哈·索恩;弗戈·W·愛德華茲;瓦倫媞娜·梅西亞·梅西亞
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: H01M8/2484
• 分類號: H01M8/2484
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 宋天丹;魯恭誠

公開一種燃料電池凈化管線系統。燃料電池陽極凈化管線包括細長的除水主體，所述主體具有單個入口部、具有出口閥的單個出口部和清除蓄水器，所述蓄水器被構造為聚集水并流體地連接入口部與出口部以引導來自入口部的凈化氣體流經過所述蓄水器，使得凈化氣體將水夾帶在所述凈化氣體流中并將水朝向出口閥輸送。

技術領域

本發明涉及一種燃料電池凈化管線系統。

背景技術

在燃料電池操作期間，在燃料電池堆的陽極側會形成諸如產物水、氮以及未耗盡的氫的副產品。在某些已知的系統中，嘗試控制產物水的聚集和氮的聚集來避免燃料電池性能下降和/或燃料電池系統關閉。一個已知的途徑是經由燃料電池堆下游的通道來釋放水和氮。使用這種途徑，將通道與閥連接以使水和氮從燃料電池堆可控地釋放。然而，在燃料電池的寒冷氣候操作期間，當水可能在通道或閥或者燃料電池的具有小橫截面面積的其它部分中結冰時，這種途徑包括出現問題的潛在可能。所造成的結冰會引起通道的至少一部分堵塞，并且阻礙流體流動(例如，水和氮的去除)，這會抑制燃料電池系統功能。

發明內容

在一個實施例中，公開一種燃料電池陽極凈化管線。所述凈化管線可包括細長的除水主體，所述主體具有單個入口部、具有出口閥的單個出口部和清除蓄水器。清除蓄水器可被構造為聚集水并流體地連接入口部與出口部以引導來自入口部的凈化氣體流經過所述蓄水器，使得凈化氣體將水夾帶在所述凈化氣體流中并將水朝向出口閥輸送。入口部可包括文丘里管。文丘里管可使沖擊所述蓄水器中的水的凈化氣體的速度增大，以使凈化氣體形成能夠使朝向出口閥輸送的水的體積增大的噴射流。入口部的直徑可以為d₁，文丘里管可包括直徑為d₂的孔口，其中，d₂等于d₁的1/6至1/2。文丘里管可包括疏水涂層。文丘里管可定位在入口部的與清除蓄水器直接相鄰的最底部部分。所述文丘力管在所述入口部中可定位成不高于由所述凈化氣體沖擊所述清除蓄水器中的水而產生的噴射流能夠到達的位置。清除蓄水器可以是圓筒形的。凈化管線還可包括連接入口部與出口部的凈化氣體旁通管線。凈化氣體旁通管線可被布置在清除蓄水器的上游，以使凈化氣體在不接觸清除蓄水器的情況下從入口部流動至出口閥。凈化氣體旁通管線入口可被布置為鄰近于文丘里管。凈化氣體旁通管線的直徑可小于清除蓄水器的直徑。凈化氣體旁通管線可包括文丘里管，該文丘里管定位成鄰近于旁通管線出口，以形成低壓區域。

在另一實施例中，公開一種燃料電池陽極凈化氣體管線。所述凈化氣體管線可包括入口部、具有出口閥的出口部和清除蓄水器。清除蓄水器可被構造為使陽極凈化氣體從入口部經過所述蓄水器流動至出口閥，使得所述流動將聚集在所述蓄水器中的水物理地移除。所述凈化氣體管線還可包括文丘里管，該文丘里管定位在入口部中，該文丘里管被設計為使從清除蓄水器朝向出口閥移除的水的體積增大。入口部的直徑為d₁，文丘里管包括直徑為d₂的孔口，其中，d₂等于d₁的1/6至1/2。所述凈化氣體管線還可包括直接連接入口部與出口部的凈化氣體旁通管線。凈化氣體旁通管線可被布置在清除蓄水器的上游，以使凈化氣體在不接觸蓄水器的情況下從入口部流動至出口閥。凈化氣體旁通管線的直徑可小于清除蓄水器的直徑。

在又一實施例中，公開一種燃料電池陽極凈化管線除水蓄水器。所述除水蓄水器可包括：入口、出口、頂部和底部。頂部可被定位在水平面上方并被構造為引導凈化氣體的第一部分從入口部經過所述蓄水器的整個長度至出口閥。底部可被定位在水平面下方并被構造為將水夾帶到凈化氣體的第二部分中，使得水被輸送到出口閥，凈化氣體的第二部分從所述入口并引導通過蓄水器的位于水平面下方的整個長度。所述除水蓄水器還可包括文丘里管，該文丘里管定位在所述入口中，以使朝向出口閥輸送的水的體積增大。入口部的直徑可以為d₁，文丘里管可包括直徑為d₂的孔口，其中，d₂等于d₁的1/6至1/2。所述除水蓄水器還可包括連接入口部與出口部的凈化氣體旁通管線。凈化氣體旁通管線可被布置在所述除水蓄水器的上游，使得凈化氣體在不接觸蓄水器的情況下從入口流動至出口閥。