燃料电池用电磁阀及供氢装置的制作方法

本申请涉及燃料电池，特别是涉及燃料电池用电磁阀及供氢装置。

背景技术：

1、随着世界经济的发展，能源与环境问题正成为各国关注的焦点，也逐渐成为动力系统领域技术研究的热点。燃料电池作为一种新型的动力装置，是通过氢气与氧气的化学反应产生电能，其副产物只有水，是一种较为清洁高效的技术，具有广阔的应用前景。

2、电磁阀作为一种控制设备被广泛用于工业控制系统中，是一种控制流体的自动化基础元件，用来调整介质的方向、流量、流速等一系列参数，相关技术中，利用电磁阀对燃料电池中管路的通断及流量大小进行控制。燃料电池系统中的气体环境为氢气，氢气对电磁阀的密封性能要求极高。

3、传统技术中，电磁阀主要是通过控制阀座与流道阀体硬碰硬地接触来对流道进行密封，以阻止氢气流动。然而，阀座和流道阀体一般为刚性，阀座与流道阀体经过多次碰撞后会产生间隙、松动而出现封堵失效的行为，导致电磁阀泄露，这会对燃料电池造成安全隐患。因此，如何提高电磁阀的密封性能对整个燃料电池系统至关重要。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对阀座与流道阀体经过多次碰撞后会出现封堵失效，导致电磁阀泄露，对燃料电池造成安全隐患的问题，提供一种燃料电池用电磁阀及供氢装置。

2、本申请第一方向提供一种燃料电池用电磁阀，电磁阀设置于燃料电池的氢供应路径上，电磁阀包括：壳体、线圈单元和阀体单元，壳体包括互相连通的气体入口、气体出口和容纳腔，容纳腔至少部分设置于气体入口和气体出口之间，容纳腔沿第一方向延伸设置，第一方向为气体从气体出口流出的方向；线圈单元设置于容纳腔内；阀体单元包括沿第一方向依次设置于容纳腔内的活塞和阀体，阀体包括与气体出口连通的出气通道，阀体朝向活塞的端部为弹性材质，活塞在线圈单元的驱动下能够沿第一方向朝靠近或远离阀体的方向移动，以使出气通道选择性地与气体入口连通。

3、在其中一个实施例中，进气入口设置于容纳腔靠近气体出口的外围，并位于阀体靠近阀芯的端部。

4、在其中一个实施例中，阀体朝向活塞的端部设置有弹性凸台，弹性凸台设置于出气通道的外围。通过活塞压合在弹性凸台上实现气体出口的密封，其中，活塞为刚性结构，弹性凸台为弹性结构，假设活塞设置为弹性结构，那么活塞与弹性凸台在撞击时易出现摩擦、打滑、不平整等问题，通过刚性结构的活塞能够保证其与弹性凸台间的接触精度，从而避免上述问题发生。弹性结构的弹性凸台能够缓冲活塞的压合力，进而减轻活塞对其余部件的撞击力，这样可以有效地避免其与活塞长时间碰撞后易出现的封堵失效现象，提升了电磁阀的密封性能。

5、在其中一个实施例中，阀体还包括阀盘，出气通道包括设置于阀盘的第一通道，第一通道设置有多个，多个第一通道绕阀盘的中心轴线周向间隔设置。

6、在其中一个实施例中，弹性凸台的形状与第一通道的形状相匹配。

7、在其中一个实施例中，阀体还包括底座，底座设置于阀盘远离活塞的一侧，出气通道还包括设置于底座的第二通道，第二通道连通第一通道和气体出口，第二通道的横截面积大于第一通道的横截面积。

8、在其中一个实施例中，底座设置有限位件，阀盘设置有限位槽，限位件容纳于限位槽内，并凸伸至限位槽的外部，弹性凸台的上表面相对于限位件的上表面更靠近活塞。活塞与限位件接触时，代表弹性凸台已经发生形变，弹性凸台的上表面与限位件的上表面之间的距离为弹性凸台在第一方向上的形变量，该形变量能够保证活塞与阀盘之间的密封性，进而封堵气体出口。在上述过程中，限位件起到支撑活塞的作用，限位件的支撑力能够防止弹性凸台形变过大，导致弹性凸台被破坏，有利于延长阀体的使用寿命。

9、在其中一个实施例中，电磁阀还包括连接单元，连接单元设置于阀盘和底座之间，连接单元用于将阀盘和底座可拆卸的连接。

10、在其中一个实施例中，线圈单元包括线圈、动铁芯和弹性件，线圈设置于动铁芯的外围，动铁芯与活塞连接，壳体设置有台阶面，弹性件套设于动铁芯，并抵接于台阶面与活塞之间，动铁芯配置为在线圈通电时，能够使活塞沿第一方向朝远离阀体的方向移动，弹性件配置为在线圈断电时，能够驱动活塞沿第一方向朝靠近阀体的方向移动。

11、本申请第二方面提供一种供氢装置，其包括：储气罐、如上述任一实施例的燃料电池用电磁阀和引射器，储气罐用于供应气体，电磁阀连接于储气罐和引射器之间，用于连通或关断储气罐和引射器之间的管路，引射器与燃料电池电堆连接，用于向燃料电池电堆输送混合气体。

12、上述燃料电池用电磁阀中，通过活塞压合在阀体靠近活塞的端面上，实现出气通道的密封，其中，活塞为刚性结构，阀体端面为弹性材质，刚性结构的活塞能够保证其与弹性材质间的接触精度，同时带有弹性材质的阀体能够缓冲活塞的压合力，进而减轻活塞对其余部件的撞击力，这样可以有效地避免阀体与活塞长时间碰撞后易出现的封堵失效现象，提升了电磁阀的密封性能。

技术特征：

1.一种燃料电池用电磁阀，其特征在于，所述电磁阀设置于所述燃料电池的氢供应路径上，所述电磁阀包括：

2.根据权利要求1所述的燃料电池用电磁阀，其特征在于，所述进气入口设置于所述容纳腔靠近所述气体出口的外围，并位于所述阀体靠近所述活塞的端部。

3.根据权利要求1所述的燃料电池用电磁阀，其特征在于，所述阀体朝向所述活塞的端部设置有弹性凸台，所述弹性凸台设置于所述出气通道的外围。

4.根据权利要求3所述的燃料电池用电磁阀，其特征在于，所述阀体还包括阀盘，所述出气通道包括设置于所述阀盘的第一通道，所述第一通道设置有多个，多个所述第一通道绕所述阀盘的中心轴线周向间隔设置。

5.根据权利要求4所述的燃料电池用电磁阀，其特征在于，所述弹性凸台的形状与所述第一通道的形状相匹配。

6.根据权利要求4所述的燃料电池用电磁阀，其特征在于，所述阀体还包括底座，所述底座设置于所述阀盘远离所述活塞的一侧，所述出气通道还包括设置于所述底座的第二通道，所述第二通道连通所述第一通道和所述气体出口，所述第二通道的横截面积大于所述第一通道的横截面积。

7.根据权利要求6所述的燃料电池用电磁阀，其特征在于，所述底座设置有限位件，所述阀盘设置有限位槽，所述限位件容纳于所述限位槽内，并凸伸至所述限位槽的外部，所述弹性凸台的上表面相对于所述限位件的上表面更靠近所述活塞。

8.根据权利要求6所述的燃料电池用电磁阀，其特征在于，所述电磁阀还包括连接单元，所述连接单元设置于所述阀盘和所述底座之间，所述连接单元用于将所述阀盘和所述底座可拆卸的连接。

9.根据权利要求1-8任一所述的燃料电池用电磁阀，其特征在于，所述线圈单元包括线圈、动铁芯和弹性件，所述线圈设置于所述动铁芯的外围，所述动铁芯与所述活塞连接，所述壳体设置有台阶面，所述弹性件套设于所述动铁芯，并抵接于所述台阶面与所述活塞之间，所述动铁芯配置为在所述线圈通电时，能够使所述活塞沿所述第一方向朝远离所述阀体的方向移动，所述弹性件配置为在所述线圈断电时，能够驱动所述活塞沿所述第一方向朝靠近所述阀体的方向移动。

10.一种供氢装置，其特征在于，包括储气罐、如权利要求1-9任一所述的燃料电池用电磁阀和引射器，所述储气罐用于供应气体，所述电磁阀连接于所述储气罐和所述引射器之间，用于连通或关断所述储气罐和所述引射器之间的管路，所述引射器与燃料电池电堆连接，用于向所述燃料电池电堆输送混合气体。

技术总结
本申请涉及一种燃料电池用电磁阀和供氢装置，电磁阀包括壳体、线圈单元和阀体单元，壳体包括互相连通的气体入口、气体出口和容纳腔，容纳腔至少部分设置于气体入口和气体出口之间；线圈单元设置于容纳腔内；阀体单元包括沿第一方向依次设置于容纳腔内的活塞和阀体，阀体包括与气体出口连通的出气通道，阀体朝向活塞的端部为弹性材质，活塞在线圈单元的驱动下能够沿第一方向朝靠近或远离阀体的方向移动。通过活塞压合在阀体靠近活塞的端面上，实现出气通道的密封，其中，活塞为刚性结构，阀体端面为弹性材质，带有弹性材质的阀体能够缓冲活塞的压合力，这样可以有效地避免阀体与活塞长时间碰撞后易出现的封堵失效现象，提升了电磁阀的密封性能。

技术研发人员：于杰,刘豪,倪永成,易正根,包书慧,刘静
受保护的技术使用者：一汽解放汽车有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15