一种燃料电池的制作方法

1.本实用新型涉及电化学发电器技术领域，具体涉及一种燃料电池。


背景技术：

2.目前燃料电池是一种非燃烧过程的能量转换装置，目前主要都是采用氢气作为反应燃料，通过电化学反应将阳极的氢气和阴极的氧气(空气)的化学能转化为电能。燃料电池结构单元主要由膜电极组件和双极板构成，其中膜电极组件是由质子交换膜、催化剂与气体扩散层组合而成的，为反应发生场所；双极板是带流道的金属或石墨薄板，其主要作用是通过流场给膜电极组件输送反应气体，同时收集和传导电流并排出反应产生的水和热。然而现有的燃料电池产生的热能通常都被风扇直接排出体外，对这部分热能并未充分利用。而作为燃料电池中氢气来源的金属储氢罐，因其采用金属储氢的原理，其内的氢原子在重新转化为氢气时，又需要吸收大量的热量。


技术实现要素：

3.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中对反应过程中释放的热量并未充分利用的缺陷，从而提供一种利用反应热量来提高氢气转化效率的燃料电池。
4.为解决上述技术问题，本技术提供了一种燃料电池，包括：
5.壳体，设置有密闭的主机仓和气瓶仓；所述主机仓和气瓶仓相连通；所述主机仓设置有进气格栅组件，气瓶仓设置有排气格栅组件；
6.金属储氢罐，设置在气瓶仓内；
7.燃料电池组件，设置在所述主机仓内，且与金属储氢罐接通；
8.风扇，设置在燃料电池组件上；风扇在工作状态下使气流依次流经进气格栅组件、燃料电池组件、金属储氢罐和排气格栅组件。
9.可选地，所述主机仓内设置有上隔板，上隔板将所述主机仓分隔为阀体仓和位于阀体仓下方的电堆仓，电堆仓与气瓶仓连通，阀体仓呈密闭结构，进气格栅组件设置在电堆仓，燃料电池组件位于电堆仓内，燃料电池组件与金属储氢罐之间连接有阀类部件，所述阀类部件位于阀体仓内。
10.可选地，所述主机仓内还设置有位于上隔板下方的下隔板，上隔板和下隔板将所述主机仓从上至下依次分隔为阀体仓、电堆仓和电气仓，阀体仓、电堆仓和气瓶仓三者与电气仓不连通，电气仓内设置有与燃料电池组件电连接的电气模块。
11.可选地，风扇连接有与气瓶仓相连通的导风罩，导风罩与下隔板之间具有间隔。
12.可选地，燃料电池组件顶端与上隔板贴合，燃料电池组件底端与下隔板贴合，燃料电池组件侧壁与电堆仓侧壁贴合。
13.可选地，燃料电池组件倾斜设置，在燃料电池组件底端最低处设置有排水管。
14.可选地，燃料电池组件的顶端朝向气瓶仓倾斜，上隔板沿燃料电池组件顶端的倾斜方向与气瓶仓相接。
15.可选地，所述阀类部件包括电磁阀，金属储氢罐通过快拆接头与电磁阀连接。
16.可选地，金属储氢罐竖直设置，排气格栅组件位于气瓶仓的下部。
17.通过采用上述技术方案，本实用新型具有如下技术效果：
18.1.本实用新型提供的燃料电池，通过风扇将反应所生成的热量随气流吹向气瓶仓之内，不仅给燃料电池组件降温，使其保持稳定工作，还加热了金属储氢罐，为储氢金属中的氢原子转化为氢气提供热量，提高了氢气转化效率。
19.2.本实用新型提供的燃料电池，通过设置密闭结构的阀体仓，使位于阀体仓内的阀体部件一旦发生泄露，其逸出的氢气不会被直接排入空气中，避免了氢气与外界氧气广泛接触而遇明火后引发爆炸事故，提高了本装置的安全性。
20.3.本实用新型提供的燃料电池，通过使电气仓不与阀体仓、电堆仓和气瓶仓相连通，避免了热气进入，且设置在主机仓最下方的电气仓还可使透过下隔板传递来的热量仅聚集在电气仓的上部，使其中下部仍被冷气所占据，防止热量扩散。
21.4.本实用新型提供的燃料电池，其风扇连接有与气瓶仓相连通的导风罩，导风罩与下隔板之间具有间隔，从而形成一种夹层，使得从风扇吹出的热气更难以向电气仓内传导热量；而导风罩还可将气流更快更顺畅地吹入气瓶仓，防止气流在电堆仓内无效流动。
22.5.本实用新型提供的燃料电池，其燃料电池组件顶端与上隔板贴合，燃料电池组件底端与下隔板贴合，燃料电池组件侧壁与电堆仓侧壁贴合。这种结构使燃料电池组件阻隔在电堆仓之内，使前后侧的冷热气流泾渭分明，有利于燃料电池组件得到充分的散热降温。
23.6.本实用新型提供的燃料电池，将燃料电池组件倾斜设置后便于对水的收集，使反应水尽快流出装置外。
24.7.本实用新型提供的燃料电池，这种倾斜方向的上隔板使热气并不直吹金属储氢罐顶部，新进入的热气首先进入气瓶仓的中下部，因热气上升冷气下沉的作用，换热后的冷气会与新进入热气产生对流，从而使金属储氢罐的受热更均衡，避免局部过热而其他部分偏冷而使各部分的氢气转化不均衡，提高了氢气的整体转化效率。
25.8.本实用新型提供的燃料电池，通过设置快拆接头和电磁阀，则可以在需要更换金属储氢罐时，方便关断燃料电池组件与金属储氢罐之间的连通，防止阀类部件和燃料电池组件中残存的氢气泄漏而引发的安全隐患。
26.9.本实用新型提供的燃料电池，将排气格栅组件位于气瓶仓下方，使所排出的气体均为温度较低的气体，也避免气瓶仓内的冷气积聚。竖直设置的金属储氢罐则在冷热气流的对流过程中充分与金属储氢罐侧壁接触进行换热，有利于热量更充分被利用。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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。
28.图1为本实用新型实施例的结构示意剖视图。
29.图2为本实用新型实施例的主要气流的流动路径示意图。
30.附图标记说明：
31.1－金属储氢罐、2－减压阀、3－快拆接头、4－电磁阀、5－进气管、6－阀体仓、7－上隔板、8－电堆仓、9－进气格栅组件、10－燃料电池组件、11－排水管、12－电气仓、13－下隔板、14－电气模块、15－排气格栅组件、16－导风罩、17－风扇、18－气瓶仓。
具体实施方式
32.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
33.在本实用新型的描述中需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
34.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
35.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
36.本实施例提供一种燃料电池。
37.在一种实施方式中，如图1所示，其包括：壳体、金属储氢罐1、燃料电池组件10和风扇17。壳体呈密闭结构，其内设置有主机仓和气瓶仓18。所述主机仓和气瓶仓18相连通。所述主机仓设置有进气格栅组件9，气瓶仓18设置有排气格栅组件15。进气格栅组件9与排气格栅组件15结构类似，现有设备的进排气口结构均可应用于此，其通常采用百叶式结构即可，根据情况还可附加过滤部件。金属储氢罐1设置在气瓶仓18内。燃料电池组件10设置在所述主机仓内，是电化学反应的核心原件，其与金属储氢罐1连接，以便获得反应所需的氢气。风扇17设置在燃料电池组件10上。风扇17在工作状态下使气流依次流经进气格栅组件9、燃料电池组件10、金属储氢罐1和排气格栅组件15。
38.如图2所示，本实施方式通过风扇17将反应所生成的热量随气流吹向气瓶仓18之内，不仅给燃料电池组件10降温，使其保持稳定工作，还加热了金属储氢罐1，热风环绕金属储氢罐1流动，还加热了金属储氢罐，利用金属质储氢罐的高导热率，为储氢金属中的氢原子转化为氢气提供热量，提高了氢气转化效率。
39.以上述实施方式为基础，在一种优选实施方式中，所述主机仓内设置有上隔板7，上隔板7将所述主机仓分隔为阀体仓6和位于阀体仓6下方的电堆仓8。电堆仓8均与气瓶仓18连通。阀体仓6呈密闭结构，与电堆仓8及气瓶仓18均相隔绝。进气格栅组件9设置在电堆仓8，燃料电池组件10位于电堆仓8内。在阀体仓6内，设置有连接在燃料电池组件10与金属储氢罐1之间的诸如减压阀2等阀类部件。阀类部件再通过贯穿上隔板7的进气管5与燃料电
池组件10连接。本实施方式通过设置密闭结构的阀体仓6，使位于阀体仓6内的以减压阀2为代表的众多阀类部件一旦发生泄露，其逸出的氢气不会被直接排入空气中，避免了氢气与外界氧气广泛接触而遇明火后引发爆炸事故，提高了本装置的安全性。
40.以上述实施方式为基础，在一种优选实施方式中，所述主机仓内还设置有位于上隔板7下方的下隔板13，上隔板7和下隔板13将所述主机仓从上至下依次分隔为阀体仓6、电堆仓8和电气仓12，阀体仓6、电堆仓8和气瓶仓18三者与电气仓12不连通，电气仓12内设置有与燃料电池组件10电连接的电气模块14。
41.因为与燃料电池的电气模块14通常包括诸如主控模块等控制电路部件，故对周围环境要求相对较高，应避免高温的影响。而本实施方式的电气仓12不与阀体仓6、电堆仓8和气瓶仓18相连通，避免了热气进入，且设置在主机仓最下方的电气仓12还可使透过下隔板13传递来的热量仅聚集在电气仓12的上部，使其中下部仍被冷气所占据，防止热量扩散。而电气仓12设置在电堆仓8上方的情况，则会令热量透过位于底部的隔板加热最下层空气，之后热气流上行与冷气对流，从而加热了整个电气仓12，不利于电气部件的稳定工作与寿命延长。
42.以上述实施方式为基础，在一种优选实施方式中，风扇17连接有与气瓶仓18相连通的导风罩16，导风罩16与下隔板13之间具有间隔，从而形成一种夹层，使得从风扇17吹出的热气更难以向电气仓12内传导热量；而导风罩16还可将气流更快更顺畅地吹入气瓶仓18，防止气流在电堆仓8内无效流动。
43.以上述实施方式为基础，在一种优选实施方式中，燃料电池组件10顶端与上隔板7贴合，燃料电池组件10底端与下隔板13贴合，燃料电池组件10侧壁与电堆仓8侧壁贴合。这种结构使燃料电池组件10阻隔在电堆仓8之内，使前后侧的冷热气流泾渭分明，有利于燃料电池组件10得到充分的散热降温。
44.以上述实施方式为基础，在一种优选实施方式中，燃料电池组件10倾斜设置，在燃料电池组件10底端最低处设置有排水管11。因为燃料电池组件10在反应过程中会产生水，倾斜设置后便于对水的收集，使反应水尽快流出装置外。
45.以上述实施方式为基础，在一种优选实施方式中，燃料电池组件10的顶端朝向气瓶仓18倾斜，上隔板7沿燃料电池组件10顶端的倾斜方向与气瓶仓18相接。如图1所示，上隔板7可以仅部分产生倾斜，仅与燃料电池组件10顶端贴合的部分沿燃料电池组件10顶端的倾斜方向。这种倾斜方向的上隔板7使热气并不直吹金属储氢罐1顶部，新进入的热气首先进入气瓶仓18的中下部，因热气上升冷气下沉的作用，换热后的冷气会与新进入热气产生对流，从而使金属储氢罐1的受热更均衡，避免局部过热而其他部分偏冷而使各部分的氢气转化不均衡，提高了氢气的整体转化效率。
46.以上述实施方式为基础，在一种优选实施方式中，金属储氢罐1通过快拆接头3连接有电磁阀4，电磁阀4与减压阀2连通。因为金属储氢罐1随着氢气的使用枯竭会面临更换问题，这也是单独设置气瓶仓18的原因所在，也就是通过设置更利于拆装作业的气瓶仓18使用户方便对气瓶进行更换。而金属储氢罐1通过快拆接头3与阀类部件连接则更加方便了更换作业。而在快拆接头3之后紧接着设置电磁阀4，则可以在需要更换金属储氢罐1时，方便关断燃料电池组件10与金属储氢罐1之间的连通，防止阀类部件和燃料电池组件10中残存的氢气泄漏而引发的安全隐患。
47.以上述实施方式为基础，在一种优选实施方式中，金属储氢罐1竖直设置，排气格栅组件15位于气瓶仓18的下部。位于气瓶仓18下方的排气格栅组件15，因为热空气上浮的原理，使所排出的气体均为温度较低的气体，也避免气瓶仓18内的冷气积聚。竖直设置的金属储氢罐1则在冷热气流的对流过程中充分与金属储氢罐1侧壁接触进行换热，有利于热量更充分被利用。
48.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。