[發(fā)明專利]一種被動式氣壓調(diào)節(jié)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811446368.5
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN111240376B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝峰;韋世慧;劉凱;俞紅梅;邵志剛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號: G05D16/06
• 分類號: G05D16/06
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 毛薇;李馨

本發(fā)明提供一種被動式氣壓調(diào)節(jié)裝置，將具有一定孔徑的的親水多孔膜四周用膠皮或膠水密封，并在膜的一側(cè)存有一定量的水或密封液。如有必要，還在該膜的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置大孔徑的支撐層，形成以親水多孔膜為密封面的氣壓調(diào)節(jié)裝置。當(dāng)裝置低氣壓側(cè)的壓力穩(wěn)定時(如為環(huán)境空氣壓力)，該裝置可被動調(diào)整高壓側(cè)的氣體壓力，使壓力降低至最小鼓泡壓力附近。氣壓調(diào)節(jié)過程無額外的能源消耗，安靜，響應(yīng)及時，且不受重力因素影響；通過采用不同孔徑和不同親水性的多孔膜，可以獲得不同的壓力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種被動式氣壓調(diào)節(jié)裝置，屬于燃料電池領(lǐng)域。

背景技術(shù)

燃料電池具有高能效、比功率大、零碳排放等特點(diǎn)。燃料電池在正常運(yùn)行時，其水腔由于氣體滲透等原因，會持續(xù)的有一定量的氣體進(jìn)入水腔，并隨著循環(huán)在水箱中積累。通常在姿態(tài)穩(wěn)定時，這些氣體處于水箱上端通過電磁閥排出。電磁閥會帶來一定噪聲，且需要配合壓力傳感器使用和需要一定的電路控制軟件，結(jié)構(gòu)上稍顯復(fù)雜，對各部件的可靠性要求較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明利用親水微孔膜在潤濕時具有最小鼓泡壓力的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種被動式氣壓調(diào)節(jié)裝置。具體發(fā)明內(nèi)容如下：

本發(fā)明一方面提供一種被動式氣壓調(diào)節(jié)裝置，該裝置沿排氣方向依次設(shè)有密閉的進(jìn)氣腔、親水微孔組件和儲水結(jié)構(gòu)；所述進(jìn)氣腔設(shè)有氣體進(jìn)口和氣體出口；所述親水微孔組件密封于固定于氣體出口；；所述親水微孔組件為親水混合纖維膜、聚丙烯薄膜、聚醚砜膜，玻璃纖維膜或者微孔石墨、微孔鈦、微孔不銹鋼中的至少一種，所述親水微孔組件的孔徑處于在0.02μm-5μm之間。優(yōu)選孔徑大小一致。

進(jìn)一步地，所述裝置還包括多孔支撐層，所述多孔支撐層密封連接于親水微孔組件與儲水結(jié)構(gòu)之間。

進(jìn)一步地，所述親水微孔組件的面向進(jìn)氣腔的邊緣處設(shè)有密封件I；所述多孔支撐層面向儲水結(jié)構(gòu)的邊緣處設(shè)有密封件II。

進(jìn)一步地，所述儲水結(jié)構(gòu)為密封腔體，在腔體內(nèi)填充儲水材料，在排氣方向的末端設(shè)有排氣口。

進(jìn)一步地，所述密封件I和密封件II的材料為密封膠或者硅橡膠。

進(jìn)一步地，所述多孔支撐層為不銹鋼網(wǎng)、泡沫鈦、銅網(wǎng)等具有一定強(qiáng)度的多孔金屬網(wǎng)或塑料網(wǎng)，多孔金屬網(wǎng)或塑料網(wǎng)的孔徑在5um-2mm范圍之間。

進(jìn)一步地，所述儲水材料為海綿、棉花或者儲水凝膠。

本發(fā)明另一方面提供被動式氣壓調(diào)節(jié)裝置的運(yùn)行方法，儲水結(jié)構(gòu)內(nèi)為低壓，進(jìn)氣腔為高壓，當(dāng)壓差大于親水微孔組件的最小鼓泡壓力時，高壓側(cè)向低壓側(cè)排氣，直至兩側(cè)的壓差低于親水微孔組件的最小鼓泡壓力時，儲水結(jié)構(gòu)中的水自動進(jìn)入親水微孔組件的孔隙中，使排氣過程停止。該過程可重復(fù)進(jìn)行，使親水微孔組件兩側(cè)壓差始終維持在微孔膜的最小鼓泡壓力附近。

一類燃料電池，所述燃料電池的循環(huán)水腔設(shè)有所述的被動式氣壓調(diào)節(jié)裝置。

所述循環(huán)水腔中設(shè)有若干個所述的被動式氣壓調(diào)節(jié)裝置，可采用不同孔徑和材質(zhì)的親水微孔組件使裝置具有不同的壓力維持能力；也可將所述調(diào)節(jié)裝置串聯(lián)使用，使可維持的氣壓增加。