[實(shí)用新型]一種基于變厚度梯度零泊松比材料的氫氧燃料電池箱

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201921410140.0
• 申請日: 2019-08-28
• 公開（公告）號: CN211125711U
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆鵬飛;周冠;趙萬忠;王源隆
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H01M2/10
• 分類號: H01M2/10;H01M8/02
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

本實(shí)用新型公開了一種基于變厚度梯度零泊松比材料的氫氧燃料電池箱，屬于新能源汽車領(lǐng)域，將氫氧燃料電池的整體結(jié)構(gòu)放入一個含有零泊松比填充的箱體外殼中，從而減輕了了氫氣瓶以及電池反應(yīng)部分在汽車遇到劇烈碰撞時對其造成的損害，提高了氫氧燃料電池整體的安全性，保障了汽車的穩(wěn)定行駛。本實(shí)用新型包括：保護(hù)箱和電池組；所述保護(hù)箱包括：上蓋板、箱體以及箱體底板，電池整體放置于箱體內(nèi)，箱體內(nèi)部填充零泊松比三維結(jié)構(gòu)材料，所述零泊松比三維結(jié)構(gòu)材料通過零泊松比三維結(jié)構(gòu)材料的元胞厚度t的變化來設(shè)計(jì)厚度梯度，通過將兩個所述元胞十字交叉形成零泊松比填充的最基本三維結(jié)構(gòu)單元，再通過所述三維結(jié)構(gòu)單元在X和Y兩個方向上的陣列來組成零泊松比材料三維結(jié)構(gòu)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新能源汽車領(lǐng)域，尤其涉及一種基于變厚度梯度零泊松比材料的氫氧燃料電池箱。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，越來越多的汽車開始采用新興能源來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燃油，大部分通過電池來作為汽車的動力源，其中氫氧燃料電池由于其在燃料上能夠?qū)崿F(xiàn)對燃油的完全替代、能量轉(zhuǎn)換效率高、零排放、燃料來源多樣且可靈活取自于可再生能源等優(yōu)勢，被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)未來汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要方向之一，也是解決全球能源與環(huán)境的理想方案之一。

氫氧燃料電池的工作原理為：工作時向負(fù)極供給氫，向正極供給氧氣。氫在負(fù)極上的催化劑的作用下分解成正離子H+和電子e-。氫離子通過質(zhì)子交換膜抵達(dá)正極，而電子則沿外部電路移向正極。用電的負(fù)載就接在外部電路中。在正極上，氧氣同通過質(zhì)子交換膜抵達(dá)正極的氫離子吸收抵達(dá)正極上的電子形成水。

現(xiàn)有的氫氧燃料電池最大的問題在于其安全性問題。氫氣極為活潑，一旦高壓儲氫裝置遇到劇烈碰撞可能會導(dǎo)致氫氣泄漏甚至爆炸，這也是氫氧燃料電池一個極大的安全隱患?，F(xiàn)有的對于氫氧燃料電池的保護(hù)措施主要在于針對氫氣瓶的保護(hù)，主要是從氫氣瓶壁入手，通過材料和結(jié)構(gòu)上的加強(qiáng)。然而，在面對劇烈的碰撞時，氫氣瓶仍有泄露的危險(xiǎn),而且電池的其他部分得不到很好的保護(hù)，在劇烈碰撞下遭到損壞也會影響電池的工作與壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于變厚度梯度零泊松比材料的氫氧燃料電池箱，將氫氧燃料電池的整體結(jié)構(gòu)放入一個含有零泊松比填充的箱體外殼中，從而減輕了了氫氣瓶以及電池反應(yīng)部分在汽車遇到劇烈碰撞時對其造成的損害，提高了氫氧燃料電池整體的安全性，保障了汽車的穩(wěn)定行駛。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于變厚度梯度零泊松比材料的氫氧燃料電池箱，包括：包括：保護(hù)箱和電池組；所述保護(hù)箱包括：上蓋板1、箱體2以及箱體底板7，上蓋板1上設(shè)計(jì)有電線孔20，從而能使接在箱體內(nèi)部電池部電池正電極30和負(fù)電極22上的電線與箱體外負(fù)載相連接上蓋板1上設(shè)置電線孔20的一側(cè)設(shè)置有針對正、負(fù)兩片電極位置的卡槽b26；箱體底板7上的一側(cè)設(shè)計(jì)有放置氫氣瓶4的凹槽13和放置泵體14的泵槽10，箱體底板7上的另一側(cè)設(shè)計(jì)有針對正、負(fù)兩片電極位置的卡槽a25，豎直擋板21與負(fù)電極22之間形成氫氣室，用來存放還未反應(yīng)的氫氣，豎直擋板21上開有氣孔11，氣孔11與泵體14相連，泵體14用以循環(huán)每次反應(yīng)剩余的氫氣，兩片催化劑層鉑23緊貼負(fù)電極22和正電極30，兩片催化劑層鉑23之間為質(zhì)子交換層24，負(fù)電極22、正電極30與催化劑層鉑23、催化劑層鉑23和質(zhì)子交換層24之間通過焊接連接之間焊接在一起，整體固定于上蓋板1和底板7上的卡槽a25和卡槽b26內(nèi)；箱體2內(nèi)壁和正電極30之間形成氧氣室，箱體2內(nèi)壁靠近正電極的一側(cè)開設(shè)氧氣孔28，箱體2四周側(cè)壁內(nèi)部為中空設(shè)計(jì)，在內(nèi)部填充有零泊松比三維結(jié)構(gòu)材料，所述零泊松比三維結(jié)構(gòu)材料通過零泊松比三維結(jié)構(gòu)材料的元胞厚度t的變化來設(shè)計(jì)厚度梯度，通過將兩個所述元胞十字交叉形成零泊松比填充的最基本三維結(jié)構(gòu)單元，再通過所述三維結(jié)構(gòu)單元在X和Y兩個方向上的陣列來組成零泊松比材料的總體三維結(jié)構(gòu)。