质子交换膜燃料电池系统及其排氢电磁阀的制作方法

本发明涉及燃料电池技术领域，更具体地说，涉及一种质子交换膜燃料电池系统及其排氢电磁阀。

背景技术：

燃料电池中的水来自反应气体加湿或阴极反应。实际操作过程中，需对燃料电池中的水进行管理，做到使聚合物电解质中含有足够的水分，因为电解质的质子传导能力与含水量成正比，但含水量又不能过高，否则会引起电解质淹没，并导致与其相连的电极或气体扩散中的孔道被堵。现有技术中一般利用排氢电磁阀定期开启排水以保证良好的水平衡关系，排氢电磁阀同时还用于氢气的排放。

现有技术中，燃料电池系统的排氢电磁阀低温启动时，排氢电磁阀由于温度过低极易结冰，导致冷启动无法顺利打开，影响设备的性能，将无法保证设备正常工作。为解决上述问题，一般通过加热的方式将已经冻结的电磁阀唤醒以加快排氢电磁阀的启动，然而使用ptc加热等方法，在破冰启动需要加热时间长、瞬时电流过大对系统控制器要求很大，成本较大。

综上所述，如何有效地解决排氢电磁阀在低温环境中易被冻结的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种排氢电磁阀，该排氢电磁阀的结构设计可以有效地解决排氢电磁阀在低温环境中易被冻结的问题，本发明的第二个目的是提供一种包括上述排氢电磁阀的质子交换膜燃料电池系统。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种排氢电磁阀，包括：

底座和设置在所述底座上侧的阀壳，所述底座上设置有进入通道和排出通道；

设置于所述阀壳内的电磁线圈、磁芯以及导向柱，所述导向柱位于所述电磁线圈的下侧且所述导向柱的内部具有导向孔，所述磁芯的下端伸入所述导向孔内且上端伸入所述电磁线圈中，所述磁芯的下端与所述底座相抵时能够封堵所述进入通道的出口和/或排出通道的进口；

设置于所述磁芯与导向孔的内壁之间的v型密封圈，所述v型密封圈与所述磁芯或导向孔的内壁固定。

优选地，上述排氢电磁阀中，所述磁芯上和/或所述导向孔的内壁上设置有环形限位槽，所述v型密封圈固定在所述环形限位槽内。

优选地，上述排氢电磁阀中，所述v型密封圈的开口方向朝下设置。

优选地，上述排氢电磁阀中，所述磁芯的下端还固定有密封垫。

优选地，上述排氢电磁阀中，所述磁芯的上侧还固定有轭铁，所述轭铁固定在所述电磁线圈的通孔内。

优选地，上述排氢电磁阀中，所述磁芯的上端开设有缓冲腔，且所述缓冲腔内设置有弹簧，所述轭铁的底部设置有凸起。

优选地，上述排氢电磁阀中，所述轭铁与所述电磁线圈的内壁之间设置有o型密封圈。

优选地，上述排氢电磁阀中，所述导向柱的顶端与所述电磁线圈的底端之间设置有垫圈。

一种质子交换膜燃料电池系统，包括如上述中任一项所述的排氢电磁阀。

上述排氢电磁阀中，由于在磁芯与导向孔的内壁之间设置了v型密封圈，v型密封圈将电磁线圈内部与流体腔体隔开，进入该排氢电磁阀中的水不能再进入电磁线圈内部，保证了磁芯的运动腔没有液体进入，进而可以防止由于温度过低而冻结，避免了冷启动无法顺利启动的情况。

由上可知，该排氢电磁阀结构简单，低温启动响应快，寿命长，维护成本低，适用于车、船用质子交换膜燃料电池系统。

为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种质子交换膜燃料电池系统，该质子交换膜燃料电池系统包括上述任一种排氢电磁阀。由于上述的排氢电磁阀具有上述技术效果，具有该排氢电磁阀的质子交换膜燃料电池系统也应具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的排氢电磁阀的剖视图；

图2为图1中a区域的局部放大图；

图3为本发明实施例提供的排氢电磁阀的结构示意图。

在图1-3中：

1-轭铁、2-o型密封圈、3-电磁线圈、4-垫圈、5-导向柱、6-磁芯、7-密封垫、8-v型密封圈、9-底座、9a-进入通道、9b-排出通道、10-弹簧、11-阀壳。

具体实施方式

本发明的第一个目的在于提供一种排氢电磁阀，该排氢电磁阀的结构设计可以有效地解决排氢电磁阀在低温环境中易被冻结的问题，本发明的第二个目的是提供一种包括上述排氢电磁阀的质子交换膜燃料电池系统。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”和“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1-图3，本发明提供的排氢电磁阀包括底座9、阀壳11、电磁线圈3、磁芯6、导向柱5以及v型密封圈8。其中，阀壳11设置在底座9上侧，即阀壳11罩在底座9上侧。底座9上设置有进入通道9a和排出通道9b，进入通道9a和排出通道9b均具有进口和出口。

电磁线圈3、磁芯6以及导向柱5均设置在阀壳11内。导向柱5的内部具有导向孔。导向柱5位于电磁线圈3下侧，导向孔与电磁线圈3的通孔相对。磁芯6的下端伸入导向孔内且上端伸入电磁线圈3中，即磁芯6的上端位于电磁线圈3的通孔内，磁芯6的下端位于导向孔内。磁芯6的下端与底座9相抵时能够封堵进入通道9a的出口和/或排出通道9b的进口。v型密封圈8设置于磁芯6与导向孔的内壁之间，并且v型密封圈8与磁芯6或导向孔的内壁固定。

上述排氢电磁阀中，由于在磁芯6与导向孔的内壁之间设置了v型密封圈8，v型密封圈8将电磁线圈3内部与流体腔体隔开，进入该排氢电磁阀中的水不能再进入电磁线圈3内部，保证了磁芯6的运动腔没有液体进入，进而可以防止由于温度过低而冻结，避免了冷启动无法顺利启动的情况。

由上可知，该排氢电磁阀结构简单，低温启动响应快，寿命长，维护成本低，适用于车、船用质子交换膜燃料电池系统。

v型密封圈8包括第一侧壁和第二侧壁，第一侧壁和第二侧壁呈v型分布。即v型密封圈8的横截面中，第一侧壁和第二侧壁呈v型。

优选地，磁芯6上和/或导向孔的内壁上设置有环形限位槽，v型密封圈8固定在环形限位槽内。v型密封圈8可以粘结或靠弹力固定在环形限位槽内部。

具体地，环形限位槽可以开设在磁芯6上，环形限位槽靠近磁芯6底端设置即可。

在一具体实施例中，v型密封圈8的开口可以朝下设置，如此磁芯6向上移动时的阻力比向下移动时的阻力更小。当然v型密封圈8的开口也可以朝上设置，在此不作限定。

为了避免硬碰撞和流体泄露，磁芯6的下端还固定有密封垫7，该密封垫7可以包裹磁芯6的下端。该密封垫7可以为硅胶密封垫。磁芯6的下端可以设置卡槽，密封垫7的边缘卡在卡槽内即可。

磁芯6的上侧还固定有轭铁1，轭铁1固定在电磁线圈3的通孔内。电磁线圈3通电后，轭铁1的吸力作用使磁芯6上移，以使进入通道9a的出口和排出通道9b的进口连通，流体能够从进入通道9a的出口排出后进入排出通道9b。

优选地，磁芯6的上端开设有缓冲腔，且缓冲腔内设置有弹簧10，弹簧10的缓冲作用以防止磁芯6与轭铁1发生撞击，避免了磁芯6的损坏。

轭铁1的底部设置有凸起。该凸起可以用于弹簧10的定位，弹簧10与轭铁1相抵时，凸起插入弹簧10的中心孔。

优选地，轭铁1与电磁线圈3的内壁之间设置有o型密封圈2。如此设置，加强了轭铁1的定位，防止其位置偏移。

另外，导向柱5的顶端与电磁线圈3的底端之间设置有垫圈4。该垫圈4可以为硅胶垫圈。

基于上述实施例中提供的排氢电磁阀，本发明还提供了一种质子交换膜燃料电池系统，该质子交换膜燃料电池系统包括上述实施例中任意一种排氢电磁阀。排氢电磁阀的进入通道9a的进口与分水器相连，排出通道9b的出口与尾排连接，可以及时将分离出的液态水从排氢电磁阀排出，改善系统水平衡，使整个系统运作更平稳，延长整个燃料电池的寿命。由于该质子交换膜燃料电池系统采用了上述实施例中的排氢电磁阀，所以该质子交换膜燃料电池系统的有益效果请参考上述实施例。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。