专利名称：具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统。
背景技术：
为了解决环境污染和化石燃料日益枯竭的迫切问题，世界各国都对燃料电池极为 关注，因为燃料电池是一种高效清洁能源，对环境没有或只有很小的污染，并能用可再生性 物质如氢气和甲醇做为燃料。很多国家尤其是发达国家已投入了大量的人力物力和财力对 燃料电池进行广泛的研究和开发。作为发展中国家的中国也加大了对燃料电池研发的投 入。很多省市已把开发燃料电池提升到了战略高度，并把开发燃料电池作为最重要的研发 方向之一。燃料电池是一种电化学能量转换器，把燃料(和氧气)中的化学能直接转化成电 能。电堆是燃料电池系统中的核心部分。燃料在电堆的阳极被氧化，氧气(通常来自空气) 在电堆的阴极被还原。只要有燃料和氧气不停地输入，燃料电池就能源源不断地产生电能。 反应式(1)表述了氢气在阳极的氧化过程，反应式( 表述了甲醇在阳极的氧化过程，反应 式(3)表述了相应的氧气在阴极的还原过程H2 = 2H++2e"(1)CH30H+H20 = C02+6H++6e"(2)02+4H++4e" = 2H20(3)电堆是一个燃料电池系统的核心部分，通常有液体冷却和空气冷却两种。通过液 体冷却的电堆包含有液体冷却板，这些板上有让液体流过的通道，冷却液在这些密封的通 道中流动，空气和氢气也在各自的密封通道中流动。目前最常见的通过空气冷却的电堆类 似蜂窝状，空气的流通是敞开的，从电堆的一侧通过这些敞开的“蜂窝”通道而流到另一侧。 这些空气既为阴极电化学反应提供气体，又把电堆产生的热带走。电堆安装在燃料电池系统的机箱内部，工作时既需要把外界空气送至电堆，又需 要把没反应的空气排到机箱外。由于空气从空冷电堆的整个截面上进出，为了不增加空气 流动的阻力，又能阻止飞虫和一些小动物进到燃料电池系统内部，如图9所示一般在机壳1 的气体进出口 21上加一个孔隙率极高的网状物4。但当燃料电池系统放置在室外工作时， 雨水(及其它液体)却可以通过这个网状物进到燃料电池系统内部，可能造成电堆或电路 板及电器元件的短路，从而引发严重的燃料电池系统故障。此外，燃料电池内部如果有其它模块需要空气，如为DC-DC变换器散热的风扇，那 么在该模块附近也可能安装通风用网状物。当燃料电池处于待机或停机状态时，最好把燃 料电池内部与外界隔开，以保证燃料电池内部不受外界环境的影响，尤其是外界环境比较 恶劣时。然而，为燃料电池通风用的网状物却致使燃料电池内部一直与外界相通。
实用新型内容针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种能够有效地防止水及其它液体通过机壳上的气体进出口进入到燃料电池系统内部的具有防水功能的空冷电 堆燃料电池系统；同时在空冷电堆燃料电池系统处于待机或停机状态时，能够使得燃料电 池内部与外界隔开，从而保证燃料电池内部少受或不受外界环境的影响。本实用新型的技术方案是这样实现的一种具有防水功能的空冷电堆燃料电池系 统，包括具有空气进出通道的机壳，在临近所述空气进出通道的气体进出口外设置有用于 遮蔽所述气体进出口的遮挡机构。上述具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统，所述的遮档机构为多条水平固定安 装在所述机壳上相互平行的挡水板，所述挡水板下边缘与所述机壳开离，且所述挡水板与 所述气体进出面之间夹角B大于0度且小于90度，相邻所述挡水板之间保留有通气间隙。上述具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统，所述挡水板与竖直平面之间的夹角 为45°，且所述挡水板在所述机壳上的投影覆盖住所述气体进出口。上述具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统，所述遮挡机构包括在临近所述空气 进出通道的所述气体进出口设置能够在关闭状态完全覆盖所述空气进出通道的挡水板或 挡水膜；还包括驱动所述挡水板或挡水膜开闭的驱动机构，所述驱动机构与所述挡水板或 挡水膜驱动连接。上述具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统，所述挡水板或挡水膜为左右或上下 伸缩式开闭结构。上述具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统，所述挡水板为绕轴旋转的开闭结 构，所述挡水板开闭角度范围为与所述空气进出通道的气体进出面的夹角B大于等于0度、 小于等于90度。上述具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统，在所述具有防水功能的空冷电堆燃 料电池系统处于工作状态时，所述挡水板与所述空气进出通道的气体进出面的夹角B大于 0度、小于90度，且挡水板在所述机壳上的投影覆盖住所述气体进出口 ；在所述具有防水功 能的空冷电堆燃料电池系统处于非工作状态时，所述挡水板与所述空气进出通道的气体进 出面的夹角B为0度且覆盖在所述气体进出口上。上述具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统，所述遮挡机构包括水平安装的多条 条形挡水板，所述挡水板为绕上边的轴旋转的开闭结构，所述挡水板宽度保证能够在关闭 状态完全覆盖所述空气进出通道。上述具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统，所述遮挡机构包括在临近所述空气 进出通道的气体进出口设置能够在关闭状态完全覆盖空气进出通道的挡水板；所述挡水板 在燃料电池工作时由排出的气体自动打开，所述挡水板在所述的具有防水功能的空冷电堆 燃料电池系统关闭或待机时自动关闭。上述具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统，所述挡水板表面上有一层不亲水涂层。本实用新型的有益效果是本实用新型所述的具有防水功能的空冷电堆燃料电池 系统能够有效地防止水及其它液体通过机壳上的气体进出口进入到燃料电池系统内部。当 采用能够完全覆盖的遮蔽机构时，在空冷电堆燃料电池系统处于待机或停机状态时，能够 使得燃料电池内部与外界隔开，从而保证燃料电池内部少受或不受外界环境的影响。为空 冷电堆燃料电池系统的气体进出口提供了简便而有效的防止水及其它液体进入燃料电池的方法，适用于安装在室外、且直接暴露于周边环境中的各类燃料电池。
图1为本实用新型所述的具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统处于非工作状 态的结构示意图；图2为图1所示本实用新型所述的具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统处于工 作状态的结构示意图；图3为本实用新型所述的具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统处于工作状态 的另一种结构示意图；图4为图3所示本实用新型所述的具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统处于非 工作状态的结构示意图；图5为本实用新型所述的具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统处于非工作状 态的另一种结构示意图；图6为图5所示本实用新型所述的具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统处于工 作状态的结构示意图；图7为本实用新型所述的具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统处于非工作状 态的结构示意图；图8为图7所示本实用新型所述的具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统处于工 作状态的结构示意图；图9为现有技术中空冷电堆燃料电池系统的机壳结构示意图。图中1-机壳，2-空气进出通道，21-气体进出口，22-气体进出面，3-挡水板， 31-挡水板内表面，32-挡水板外表面，4-网状物。
具体实施方式
结合附图对本实用新型做进一步的说明实施例1如图1和图2所示，本实施例具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统包括具有空 气进出通道2的机壳1，在临近所述空气进出通道2的气体进出口 21设置有用于遮蔽所述 气体进出口 21以防止雨水进入气体进出口 21的遮挡机构。所述遮挡机构包括水平安装的多条条形挡水板3，所述挡水板3为绕上边的轴旋 转的开闭结构，挡水板3能够在关闭状态完全覆盖空气进出通道2。所述挡水板3具有朝向 所述空气进出通道2的气体进出口 21的挡水板内表面31和背向所述空气进出通道2的气 体进出口 21的挡水板外表面32，所述挡水板内表面31与所述挡水板外表面32均为平面且 相互平行；所述挡水板内表面31和所述挡水板外表面32上涂有不亲水的物质涂层，例如聚 四氟乙烯，以避免水滴在所述挡水板内表面31和所述挡水板外表面32停留，并减小对进出 气体可能带来的阻力。所述遮挡机构还包括挡水板驱动机构(图中未示出)，所述挡水板驱 动机构与所述挡水板3驱动连接，以使挡水板3能够绕轴旋转。本实施例中，所述挡水板3为活动式的，即所述挡水板3与所述空气进出通道2的 气体进出面22的夹角B在大于等于0度、小于等于90度范围内可以调节，即通过所述挡水板驱动机构驱动所述挡水板3，使得所述夹角B可以在大于等于0度、小于等于90度的范围 内变化。例如当所述具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统处于工作状态时(如图2所 示)，所述挡水板3与所述空气进出通道2的气体进出面22的夹角B为45度，所述挡水板 3在所述机壳1上的投影覆盖住所述气体进出口 21，使得即使风很大时来自水平方向上的 雨水等液体也不能通过所述气体进出口 21进入到燃料电池内部(当所述夹角B为其它数 值的时候，也优选使得所述挡水板3在所述机壳1上的投影覆盖住所述气体进出口 21，这 样能够防止从竖直方向到水平方向范围内的液体通过所述气体进出口 21进入燃料电池内 部)；当所述具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统处于非工作状态时(如图1所示)，所 述挡水板3与所述空气进出通道2的气体进出面22的夹角B为5度且封闭所述气体进出口 21 (此时，优选所述夹角B为0度，这样使得所述挡水板3能够更好地覆盖在所述气体进出 口 21上，从而使燃料电池内外隔绝，除可避免雨水进入外，还可避免灰尘或湿度的影响)。作为优选的方案，所述挡水板3的设置应该考虑到每块所述挡水板3的高度、所述 挡水板3间的距离、以及所述挡水板3与垂直平面的角度三者之间的关系，使得能保证雨水 在水平方向也不能进到空冷电堆燃料电池系统内部。本实施例具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统既能够确保气体通过所述气体 进出口 21进出，又能够有效地防止雨水等液体通过所述气体进出口 21进入到空冷电堆燃 料电池系统内部。同时也实现了燃料电池内部与外界环境的隔离或开放，从而保证在非工 作状态燃料电池内部不受外界环境的影响。此外，在气体出口处的所述挡水板3可以采取气体自动打开的方式即通过空冷 电堆燃料电池系统排出的空气自动打开，打开的角度和空气排出量成正比，即风量越大，打 开的角度也越大。为了尽量减小所述挡水板3对空气排出时带来的阻力，它们应当用轻质 材料来做。当空冷电堆燃料电池系统待机或关机后，所述挡水板3会自动下合到覆盖住所 述气体进出口 21的状态。实施例2如图2所示，也是采用多条水平安装的相互平行的斜挡水板3，与实施例1不同的 是挡水板3水平固定安装在机壳上，即其与气体进出面22之间夹角B固定而不能开关，因 此需要挡水板3下边缘与机壳开离，相邻挡水板3之间保留有通气间隙，以使其在机壳上的 投影能够将气体进出口 21覆盖。这样既能够保证空气的进出，又可避免空冷电堆燃料电池 系统内部。因为挡水板3固定不动，无法保证燃料电池在非工作状态时内外完全隔绝。挡 水板与竖直平面之间的夹角小时进出气流道变向阻力大，而夹角大时则需要挡水板宽度较 宽才能使其在机壳上的投影覆盖进出气口，所述挡水板3与气体进出面22之间的夹角B优 选为45°，且挡水板在所述机壳上的投影覆盖住所述气体进出口。实施例3如图3和图4所示，本实施例中具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统与实施例1 的区别在于所述挡水板3为象两扇门一样的张合式挡板，即两块所述挡水板3配合使用； 所述挡水板3为绕轴旋转的开闭结构，所述挡水板开闭角度范围为与所述空气进出通道2 的气体进出面22的夹角B大于等于0度、小于等于90度。当所述具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统处于工作状态时(如图3所示)，张 合式挡水板3打开，使得气体能够通过所述气体进出口 21进出空冷电堆燃料电池系统；当所述具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统处于非工作状态时(如图4所示)，张合式挡板 闭合，并覆盖住所述气体进出口 21。相对于实施例1中的所述挡水板3的设置方式，本实施例中的所述张合式挡水板 还能够防止来自下方的雨水等液体通过所述气体进出口 21进入空冷电堆燃料电池系统内部。实施例4如图5和图6所示，所述挡水板3也为多条绕轴旋转的开闭结构，当所述具有防水 功能的空冷电堆燃料电池系统处于工作状态时(如图6所示)，所述挡水板3与所述空气进 出通道的气体进出面的夹角B为90度，彻底不覆盖气体进出口以便空气进出；当所述具有 防水功能的空冷电堆燃料电池系统处于非工作状态时(如图5所示)，所述挡水板3与所述 空气进出通道2的气体进出面的夹角为0度且封闭所述气体进出口，使内外隔绝。不足之 处是在工作状态无法非常有效防雨。实施例5如图7和图8所示，本实施例中具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统与实施例 1的区别在于所述挡水板3为伸缩式，通过驱动机构通过推拉的动作实现开闭，(所述挡 水板3平行于所述气体进出面22在左、右或上、下方向伸缩)，即所述挡水板3与所述空 气进出通道2的气体进出面22的夹角B为0度；当所述具有防水功能的空冷电堆燃料电池 系统处于非工作状态时，所述挡水板3覆盖在所述空气进出通道2的气体进出口 21上(如 图7所示)；当所述具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统处于工作状态时，所述挡水板3 离开所述空气进出通道2的气体进出口 21 (如图8所示)，即不覆盖在所述气体进出口 21 上。在其它一些实施例中，所述挡水板3也可以为一块。对于这种推拉式启闭方式，挡水板可以采用柔性薄膜构成挡水膜，这样与刚性的 板式结构相比，可以折叠或缠绕在一个轴上，在处于打开状态时占用更小的面积，使开口面 积更大以利于空气进出。
权利要求1.一种具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统，包括具有空气进出通道O)的机壳 (1)，其特征在于，在临近所述空气进出通道(2)的气体进出口 外设置有用于遮蔽所述 气体进出口 的遮挡机构。
2.根据权利要求1所述的具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统，其特征在于，所述 的遮档机构为多条水平固定安装在所述机壳(1)上相互平行的挡水板(3)，所述挡水板(3) 下边缘与所述机壳⑴开离，且所述挡水板⑶与所述气体进出面02)之间夹角B大于O 度且小于90度，相邻所述挡水板C3)之间保留有通气间隙。
3.根据权利要求2所述的具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统，其特征在于，所述 挡水板C3)与竖直平面之间的夹角为45°，且所述挡水板C3)在所述机壳(1)上的投影覆 盖住所述气体进出口 01)。
4.根据权利要求1所述的具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统，其特征在于，所述 遮挡机构包括在临近所述空气进出通道O)的所述气体进出口 设置能够在关闭状态 完全覆盖所述空气进出通道O)的挡水板( 或挡水膜；还包括驱动所述挡水板( 或挡 水膜开闭的驱动机构，所述驱动机构与所述挡水板(3)或挡水膜驱动连接。
5.根据权利要求4所述的具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统，其特征在于，所述 挡水板(3)或挡水膜为左右或上下伸缩式开闭结构。
6.根据权利要求4所述的具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统，其特征在于，所述 挡水板(3)为绕轴旋转的开闭结构，所述挡水板开闭角度范围为与所述空气进出通道(2) 的气体进出面02)的夹角B大于等于O度、小于等于90度。
7.根据权利要求6所述的具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统，其特征在于，在所 述具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统处于工作状态时，所述挡水板(3)与所述空气进 出通道O)的气体进出面02)的夹角B大于O度、小于90度，且挡水板(3)在所述机壳 (1)上的投影覆盖住所述气体进出口 ；在所述具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统 处于非工作状态时，所述挡水板(3)与所述空气进出通道O)的气体进出面02)的夹角B 为O度且覆盖在所述气体进出口 上。
8.根据权利要求1所述的具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统，其特征在于，所述 遮挡机构包括水平安装的多条条形挡水板(3)，所述挡水板C3)为绕上边的轴旋转的开闭 结构，所述挡水板C3)宽度保证能够在关闭状态完全覆盖所述空气进出通道0)。
9.根据权利要求1所述的具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统，其特征在于，所述 遮挡机构包括在临近所述空气进出通道的气体进出口 设置能够在关闭状态完全 覆盖空气进出通道的挡水板(3)；所述挡水板C3)在燃料电池工作时由排出的气体自 动打开，所述挡水板(3)在所述的具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统关闭或待机时自 动关闭。
10.根据权利要求2至9中任一所述的具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统，其特征 在于，所述挡水板C3)表面上有一层不亲水涂层。
专利摘要本实用新型公开一种具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统，包括具有空气进出通道的机壳，在临近所述空气进出通道的气体进出口设置有用于遮蔽所述气体进出口的遮挡机构。本实用新型所述的具有防水功能的空冷电堆燃料电池系统能够有效地防止水及其它液体通过机壳上的气体进出口进入到燃料电池系统内部；也可在空冷电堆燃料电池系统处于待机或停机状态时，使燃料电池内部与外界隔开，从而保证燃料电池内部少受或不受外界环境的影响。
文档编号H01M8/24GK201893410SQ20102061039
公开日2011年7月6日 申请日期2010年11月17日 优先权日2010年11月17日
发明者齐志刚 申请人:武汉银泰科技燃料电池有限公司