加湿器的安装结构以及燃料电池系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种加湿器的安装结构以及燃料电池系统。


背景技术：

2.近年来，为了抑制自然灾害，从改善地球环境的观点出发，要求提高汽车的燃料效率。另一方面，需要维护或提高车辆碰撞安全性。为了满足这些需求，高强度、轻量化的车身结构的开发正在进行中。
3.在传统技术中，车用的固体聚合物电解质燃料电池(pefc)包括通过将单体(膜电极组件)保持在隔板(双极板)之间所形成的单电池(单发电元件)。通过将阳极和阴极设置在由聚合物离子交换膜(阳离子交换膜)构成的电解质膜的两侧上，从而形成单体。通过将以贵金属为基础的催化剂电极层连接在主要由碳制成的基底构件上，从而形成各阴极和阳极。通常以由特定数量的单电池的叠层构成的燃料电池堆的形式使用固体聚合物电解质燃料电池。
4.在这种类型的燃料电池中，当燃料气体例如主要含有氢的气体供应到阳极时，含氢气体中的氢在催化剂电极上离子化并经过电解质迁移到阴极侧，由这一电池反应产生的电子移向外电路，用作以直流形式的电能。在这种情况下，氧化气体例如主要含氧的气体或空气供应到阴极，使得氢离子、电子和氧彼此反应，从而在阴极上产生水。在上述燃料电池堆中，如果电解质膜变干，就不能持续进行高输出密度的工作，因此，电解质膜必须适当地加湿。
5.因此，在燃料电池系统中，除了支撑燃料电池的支撑装置之外，还需要用于支撑加湿器等装置的专用支撑装置。因此，在上述传统技术中，必须为各种设备分别安装专用的支撑装置，导致了部件数量的增加，扩大了设备的安装空间的需求，以及整体重量的增加等等问题。
6.针对上述问题，现有技术文献1公开了加湿器的安装结构同时具有将加湿器以及燃料电池的端部同时安装至燃料电池车辆的安装部的安装功能，如此，无需在燃料电池堆的堆叠方向的一端侧使用专用的安装结构，即能很好地组合部件，减少部件数量，容易实现轻量化。然而，由于在现有技术的燃料电池系统中，由于阴极子组件在运行时不会有超过可燃浓度的氢气流入，因此安装结构是安装于氢气盖的外部，并根据轻碰撞要求的条件(碰撞加速度峰值为数十g左右)设置。
7.然而，在新型燃料电池系统中，由于伴随着系统的变更，会有超过可燃浓度的氢气流入的情况，因此产生了需要能将加湿器安装于氢气盖的内侧并用于中压(medium pressure)阳极部件保护的重碰撞要求(碰撞加速度峰值为百数十g左右)的安装结构的需求，如此，在现有技术的燃料电池系统中，其安装结构出现了刚性不足的强度问题。
8.[现有技术文献]
[0009]
[专利文献]
[0010]
[专利文献1]日本特许第4753674号


技术实现要素：

[0011]
本实用新型提供一种加湿器的安装结构，具有高刚性。
[0012]
本实用新型提供一种燃料电池系统，具有良好的可靠度。
[0013]
本实用新型提供一种加湿器的安装结构，其中在加湿器的两端设有金属制的头部，头部中设有用于提供燃料电池堆的至少一种反应气体的扩径流道，且在加湿器两端的头部中，在扩径流道的尖端侧设有固定部，固定部用于使加湿器固定至燃料电池堆。
[0014]
本实用新型提供一种燃料电池系统，包括燃料电池堆以及加湿器。燃料电池堆堆叠多个发电电池，并安装在燃料电池汽车上。加湿器通过加湿流体对提供至燃料电池堆的至少一种反应气体进行加湿。加湿器包括金属制的头部以及安装结构。金属制的头部，设在加湿器的两端，且头部中设有用于提供至少一种反应气体的扩径流道。安装结构在加湿器两端的头部的扩径流道的尖端侧设有固定部，固定部用于使加湿器固定至燃料电池堆。
[0015]
在本实用新型的一实施例中，上述的加湿器的安装结构还包括多个加湿器部件固定部，多个加湿器部件固定部在扩径流道的扩大面侧设置为围绕头部。
[0016]
基于上述，在本实用新型的燃料电池系统中，通过在加湿器两端的头部中，在所述扩径流道的尖端侧设有固定部的配置，可提高安装结构在靠近扩径流道处的刚性。如此，即便在伴随着系统的变更，而有超过可燃浓度的氢气流入扩径流道而需将加湿器安装于氢气盖的内侧的情况下，也能防止因碰撞时的加湿器破损而对安装在加湿器附近的中压阳极部件所致的撞击，进而，能使燃料电池系统具有良好的可靠度。此外，也可以通过加湿器部件固定部的设置分散加湿器本体上的应力，减少应力的集中，进而提升安装结构的刚性以及燃料电池系统的可靠度。此外，通过多个加湿器部件固定部在扩径流道的扩大面侧设置为围绕头部的设置，可以分散加湿器本体上的应力，减少应力的集中，并能进一步提升安装结构的刚性以及燃料电池系统的可靠度。
[0017]
为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
[0018]
图1是依照本实用新型的一实施例的燃料电池系统的侧视示意图；
[0019]
图2是图1所示的加湿器在线i-i’的横截面示意图；
[0020]
图3是图1所示的加湿器在扩径流道的扩大面的一侧的侧视示意图；
[0021]
图4是图1所示的加湿器在扩径流道的扩大面的另一侧的侧视示意图。
[0022]
附图标记说明：
[0023]
100：燃料电池系统；
[0024]
110：燃料电池堆；
[0025]
120：加湿器；
[0026]
121：头部；
[0027]
122：加湿器本体；
[0028]
130：氢气盖；
[0029]
131：第一壳体构件；
[0030]
132：第二壳体构件；
[0031]
140：中压阳极部件；
[0032]
200：安装结构；
[0033]
fx1、fx2、fx3、fx4：固定部；
[0034]
fp：加湿器部件固定部；
[0035]
er：扩径流道；
[0036]
ls：连接面；
[0037]
es：扩大面；
[0038]
f：应力
[0039]
i-i’：线。
具体实施方式
[0040]
图1是依照本实用新型的一实施例的燃料电池系统的侧视示意图；图2是图1所示的加湿器在线i-i’的横截面示意图；图3是图1所示的加湿器在扩径流道的扩大面的一侧的侧视示意图；图4是图1所示的加湿器在扩径流道的扩大面的另一侧的侧视示意图。以下将以图1至图4说明燃料电池系统100的具体结构。
[0041]
请参考图1至图4，在本实施例中，燃料电池系统100包括燃料电池堆110、加湿器120、氢气盖130以及中压阳极部件140。燃料电池堆110堆叠多个发电电池，并安装在燃料电池汽车上。氢气盖130是其在内侧形成有收容空间的机壳，氢气盖130包括与燃料电池堆110接合的第一壳体构件131以及与第一壳体构件131接合的第二壳体构件132，加湿器120以及中压阳极部件140收容在氢气盖130所形成的收容空间中。加湿器120并通过加湿流体对提供至燃料电池堆110的至少一种反应气体进行加湿。
[0042]
具体而言，如图1所示，在本实施例中，加湿器120包括金属制的头部110、加湿器本体122以及安装结构200。举例而言，在本实施例中，加湿器本体122可为树脂制，头部110的材质可为铝。金属制的头部110设在加湿器120的两端，且头部110中设有用于提供至燃料电池堆110的至少一种反应气体的扩径流道er。在本实施例中，反应气体例如为氢气。如此，通过金属制的头部110的设置，可对加湿器本体122以及用以提供反应气体流通的扩径流道er的部件提供高强度的保护。
[0043]
在加湿器120两端的头部110中，安装结构200在扩径流道er的尖端侧设有用于使加湿器120固定至燃料电池堆110的多个固定部fx1、fx2、fx3、fx4，扩径流道er的尖端侧为所述加湿器120固定至所述燃料电池堆110的连接面ls侧。并且，多个固定部fx1、fx2、fx3、fx4位于同一平面，即加湿器120与燃料电池堆110的连接面ls上。并且，如图2所示，在靠近扩径流道er的反应气体的流入口与流出口附近的外侧分别设置有固定部fx1、fx2。如此，通过固定部fx1、fx2的位置设计，可提高安装结构200在靠近扩径流道er处的刚性。即便在伴随着系统的变更，而有超过可燃浓度的氢气流入扩径流道er而需将加湿器120安装于氢气盖130的内侧的情况下，也能防止因碰撞时的加湿器120破损而对安装在加湿器120附近的中压阳极部件140所致的撞击，进而能使燃料电池系统100具有良好的可靠度。
[0044]
另一方面，如图3与图4所示，在本实施例中，安装结构200还包括多个加湿器部件固定部fp，多个加湿器部件固定部fp在扩径流道er的扩大面es侧设置为围绕头部110，在本实施例中，多个加湿器部件固定部fp例如在头部110的的扩径流道er的扩大面es侧的外周
上排列成圆形。举例而言，在本实施例中，头部110的扩径流道er的扩大面es与加湿器120固定至燃料电池堆110的连接面ls正交。并且，加湿器部件固定部fp用于将头部110固定至加湿器本体122。如此，通过多个加湿器部件固定部fp在扩径流道er的扩大面es侧设置为围绕头部110的设置，在氢气流入扩径流道er而对扩径流道er附近的部件形成冲撞力的情况下，加湿器部件固定部fp的设置可以分散加湿器本体122上的应力f，而减少应力f的集中，并能进一步提升安装结构200的刚性以及燃料电池系统100的可靠度。
[0045]
综上所述，在本实用新型的燃料电池系统中，通过在加湿器两端的头部中，在所述扩径流道的尖端侧设有固定部的配置，可提高安装结构在靠近扩径流道处的刚性。如此，即便在伴随着系统的变更，而有超过可燃浓度的氢气流入扩径流道而需将加湿器安装于氢气盖的内侧的情况下，也能防止因碰撞时的加湿器破损而对安装在加湿器附近的中压阳极部件所致的撞击，进而能使燃料电池系统具有良好的可靠度。此外，也可以通过加湿器部件固定部的设置分散加湿器本体上的应力，减少应力的集中，进而提升安装结构的刚性以及燃料电池系统的可靠度。此外，通过多个加湿器部件固定部在扩径流道的扩大面侧设置为围绕头部的设置，可以分散加湿器本体上的应力，减少应力的集中，并能进一步提升安装结构的刚性以及燃料电池系统的可靠度。
[0046]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型的实施例的技术方案的范围。