专利名称：一种常压运行的燃料电池发动机空气输送装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及燃料电池，尤其涉及一种常压运行的燃料电池发动机空气输送装置。
背景技术：
电化学燃料电池是一种能够将氢及氧化剂转化成电能及反应产物的装置。该装置的内部核心部件是膜电极(Membrane Electrode Assembly，简称MEA)，膜电极(MEA)由一张质子交换膜、膜两面夹两张多孔性的可导电的材料，如碳纸组成。在膜与碳纸的两边界面上含有均匀细小分散的引发电化学反应的催化剂，如金属铂催化剂。膜电极两边可用导电物体将发生电化学发应过程中生成的电子，通过外电路引出，构成电流回路。
在膜电极的阳极端，燃料可以通过渗透穿过多孔性扩散材料(碳纸)，并在催化剂表面上发生电化学反应，失去电子，形成正离子，正离子可通过迁移穿过质子交换膜，到达膜电极的另一端阴极端。在膜电极的阴极端，含有氧化剂(如氧气)的气体，如空气，通过渗透穿过多孔性扩散材料(碳纸)，并在催化剂表面上发生电化学反应得到电子，形成负离子。在阴极端形成的阴离子与阳极端迁移过来的正离子发生反应，形成反应产物。
在采用氢气为燃料，含有氧气的空气为氧化剂(或纯氧为氧化剂)的质子交换膜燃料电池中，燃料氢气在阳极区的催化电化学反应就产生了氢正离子(或叫质子)。质子交换膜帮助氢正离子从阳极区迁移到阴极区。除此之外，质子交换膜将含氢气燃料的气流与含氧的气流分隔开来，使它们不会相互混合而产生爆发式反应。
在阴极区，氧气在催化剂表面上得到电子，形成负离子，并与阳极区迁移过来的氢正离子反应，生成反应产物水。在采用氢气、空气(氧气)的质子交换膜燃料电池中，阳极反应与阴极反应可以用以下方程式表达
阳极反应H2→2H++2e阴极反应1/2O2+2H++2e→H2O在典型的质子交换膜燃料电池中，膜电极(MEA)一般均放在两块导电的极板中间，每块导流极板与膜电极接触的表面通过压铸、冲压或机械铣刻，形成至少一条以上的导流槽。这些导流极板可以是金属材料的极板，也可以是石墨材料的极板。这些导流极板上的流体孔道与导流槽分别将燃料和氧化剂导入膜电极两边的阳极区与阴极区。在一个质子交换膜燃料电池单电池的构造中，只存在一个膜电极，膜电极两边分别是阳极燃料的导流板与阴极氧化剂的导流板。这些导流板既作为电流集流板，也作为膜电极两边的机械支撑，导流板上的导流槽又作为燃料与氧化剂进入阳极、阴极表面的通道，并作为带走燃料电池运行过程中生成的水的通道。
为了增大整个质子交换膜燃料电池的总功率，两个或两个以上的单电池通常可通过直叠的方式串联成电池组或通过平铺的方式联成电池组。在直叠、串联式的电池组中，一块极板的两面都可以有导流槽，其中一面可以作为一个膜电极的阳极导流面，而另一面又可作为另一个相邻膜电极的阴极导流面，这种极板叫做双极板。一连串的单电池通过一定方式连在一起而组成一个电池组。电池组通常通过前端板、后端板及拉杆紧固在一起成为一体。
一个典型电池组通常包括(1)燃料及氧化剂气体的导流进口和导流通道，将燃料(如氢气、甲醇或甲醇、天然气、汽油经重整后得到的富氢气体)和氧化剂(主要是氧气或空气)均匀地分布到各个阳极、阴极面的导流槽中；(2)冷却流体(如水)的进出口与导流通道，将冷却流体均匀分布到各个电池组内冷却通道中，将燃料电池内氢、氧电化学放热反应生成的热吸收并带出电池组进行散热；(3)燃料与氧化剂气体的出口与相应的导流通道，燃料气体与氧化剂气体在排出时，可携带出燃料电池中生成的液、汽态的水。通常，将所有燃料、氧化剂、冷却流体的进出口都开在燃料电池组的一个端板上或两个端板上。
目前，上海神力科技有限公司生产的常压运行的燃料电池发动机的空气输送装置采用空气鼓风机来输送空气，通过快速旋转的叶轮将空气输送到燃料电池堆中，进行电化学反应。目前，市场上鼓风机的设计是由一个电机2来带动风叶。电机2是采用平卧式，风机的风鼓1与电机2的旋转轴相垂直。整个风机的安装是以风机为底座，形成安装架进行固定的。风机的风鼓1与地面成垂直角度。如图1所示，1为风鼓，2为电机，3为吸风口，4为吐风口，5为固定底座。
目前，上海神力科技的常压运行的燃料电池发动机中的空气输送装置主要安装用于以下两类车型的发动机中。
1.燃料电池发动机轿车中，发动机的安装方式为平铺式。就是将整个燃料电池发动机平铺固定在轿车底盘上。
2.燃料电池发动机城市客车中，其安装方式也可以采取平铺式。将空气输送装置安装在城市客车的顶上。
上述两种车型的平铺安装方式由于风机的风鼓直径比较大，没有办法来满足燃料电池发动机的扁平平铺式安装需求。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的不足而提供一种设计合理、结构紧凑的一种常压运行的燃料电池发动机空气输送装置.
本发明目的可以通过一下技术方案来实现一种常压运行的燃料电池发动机空气输送装置，包括电机、风鼓，所述的电机设在风鼓的一侧端面，并且该电机的旋转轴与风鼓垂直，所述的风鼓上设有吸风口、吐风口，其特征在于，还包括至少一个安装孔，该安装孔设在风鼓的另一侧端面，并且与风鼓呈轴向设置，或者该安装孔设在电机的尾端，并且与电机呈轴向设置。
所述的安装孔设置3～5个。
所述的电机为扁平式电机。
所述的吸风口、吐风口设在风鼓的电机侧端面，并且该吸风口、吐风口与风鼓呈轴向设置。
所述的吸风口、吐风口设在风鼓的圆周面上，并且该吸风口、吐风口与风鼓呈径向设置。
所述的风鼓直接作为安装底座安装，并且风鼓的端面与地面平行。
所述的电机直接作为安装底座安装，并且电机的旋转轴与地面垂直。
与现有技术相比，本发明采用扁平式的电机与风鼓一体化的平铺式安装结构，可以适应不同的安装空间，不会超出整个燃料电池发动机的整体高度。
图1为现有技术的结构示意图；图2为本发明实施例1的一侧面结构示意图；图3为本发明实施例1的另一侧面结构示意图；图4为本发明实施例2的结构示意图；图5为本发明实施例3的结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明在涉及鼓风机平铺式安装的总体框架下包括两种技术方案1.将鼓风机的风鼓直接作为安装底座架安装，风鼓与地面平行，驱动电机也做成扁平式，电机的旋转轴与地面垂直。如图2、图3所示1为风鼓，2’为扁平式电机，3为吸风口，4为吐风口。安装时，按图示鼓风机方向，直接将鼓风机卧放固定。
2.将电机直接作为安装底座的安装架，但是风鼓仍然与地面平行，电机轴与地面垂直。如图4所示1为风鼓，2’为扁平式电机，3为吸风口，4为吐风口。安装时，按图示鼓风机方向，直接将鼓风机卧放固定，就是将方案1中的鼓风机倒立安装。
上述两种空气输送装置的安装方法采用的是风鼓与电机一体化、扁平式的结构，可平铺在轿车底盘与城市客车顶上，这样可以保证燃料电池发动机空气输送装置的扁平化分布。当然，鼓风机的吸风口与吐风口，可根据实际要求进行特殊设计。如图5所示吸风口与吐风口设计在风鼓上，3为吸风口，4为吐风口。此吸风口与吐风口经过特殊设计的鼓风机同样可以卧放固定与倒立。
实施例1如图2、图3所示，一种50千瓦常压运行的燃料电池发动机空气输送装置，包括扁平式电机2’(直径φ170mm)、风鼓1(直径φ360mm)，所述的电机2’设在风鼓1的一侧端面，并且该电机2’的旋转轴与风鼓1垂直，整个空气输送装置扁平化高度为280mm，所述的风鼓1上设有吸风口3、吐风口4，该吸风口3、吐风口4设在风鼓1的电机侧端面，并且该吸风口3、吐风口4与风鼓1呈轴向设置；还包括三个均匀排列的安装孔6，该安装孔6设在风鼓1的另一侧端面，并且与风鼓1呈轴向设置；所述的风鼓1直接作为安装底座安装，并且风鼓1的端面与地面平行。
实施例2如图4所示，一种常压运行的50千瓦燃料电池发动机空气输送装置，包括扁平式电机2(直径φ170mm)、风鼓1(直径φ360mm)，所述的电机2’设在风鼓1的一侧端面，并且该电机2’的旋转轴与风鼓1垂直，整个空气输送装置扁平化高度为280mm，所述的风鼓1上设有吸风口3、吐风口4，该吸风口3、吐风口4设在风鼓1的电机侧端面，并且该吸风口3、吐风口4与风鼓1呈轴向设置；还包括五个均匀排列的安装孔6，该安装孔6设在电机2’的尾端，并且与电机2’呈轴向设置；所述的电机2’直接作为安装底座安装，并且电机的旋转轴与地面垂直。
实施例3如图5所示，一种50千瓦常压运行的燃料电池发动机空气输送装置，该装置的吸风口3、吐风口4设在风鼓1的圆周面上，并且该吸风口3、吐风口4与风鼓1呈径向设置；其余结构与实施例1相同。
权利要求
1.一种常压运行的燃料电池发动机空气输送装置，包括电机、风鼓，所述的电机设在风鼓的一侧端面，并且该电机的旋转轴与风鼓垂直，所述的风鼓上设有吸风口、吐风口，其特征在于，还包括至少一个安装孔，该安装孔设在风鼓的另一侧端面，并且与风鼓呈轴向设置，或者该安装孔设在电机的尾端，并且与电机呈轴向设置。
2.根据权利要求1所述的一种常压运行的燃料电池发动机空气输送装置，其特征在于，所述的安装孔设置3～5个。
3.根据权利要求1所述的一种常压运行的燃料电池发动机空气输送装置，其特征在于，所述的电机为扁平式电机。
4.根据权利要求1或3所述的一种常压运行的燃料电池发动机空气输送装置，其特征在于，所述的吸风口、吐风口设在风鼓的电机侧端面，并且该吸风口、吐风口与风鼓呈轴向设置。
5.根据权利要求1或3所述的一种常压运行的燃料电池发动机空气输送装置，其特征在于，所述的吸风口、吐风口设在风鼓的圆周面上，并且该吸风口、吐风口与风鼓呈径向设置。
6.根据权利要求1所述的一种常压运行的燃料电池发动机空气输送装置，其特征在于，所述的风鼓直接作为安装底座安装，并且风鼓的端面与地面平行。
7.根据权利要求1所述的一种常压运行的燃料电池发动机空气输送装置，其特征在于，所述的电机直接作为安装底座安装，并且电机的旋转轴与地面垂直。
全文摘要
本发明涉及一种常压运行的燃料电池发动机空气输送装置，包括电机、风鼓，所述的电机设在风鼓的一侧端面，并且该电机的旋转轴与风鼓垂直，所述的风鼓上设有吸风口、吐风口，还包括至少一个安装孔，该安装孔设在风鼓的另一侧端面，并且与风鼓呈轴向设置，或者该安装孔设在电机的尾端，并且与电机呈轴向设置。与现有技术相比，本发明采用扁平式的电机与风鼓一体化的平铺式安装结构，可以适应不同的安装空间，具有设计合理、结构紧凑等特点。
文档编号H01M8/04GK1988234SQ200510111648
公开日2007年6月27日 申请日期2005年12月19日 优先权日2005年12月19日
发明者夏建伟, 章波, 胡里清 申请人:上海神力科技有限公司