一种防止冷凝液滴聚集的箱体结构及其控制方法与流程

本发明涉及电堆箱体领域，具体涉及一种防止冷凝液滴聚集的箱体结构及其控制方法。

背景技术：

1、燃料电池通常需要使用与其相匹配的箱体结构来对燃料电池进行固定和防护，为了防止由于燃料电池电堆故障产生的氢气泄露，箱体一般会引入空气对氢气进行稀释，防止氢气发生爆炸或燃烧等安全问题。进入箱体的空气会根据周围的使用环境具有一定的湿度，空气中含有一定的水汽，同时燃料电池在运行时也会产生少量的水汽，当水汽遇到低温的箱体时会冷凝成液滴，冷凝的液滴流进箱体内的燃料电池中容易对电器件或堆芯等电气产品造成损害，影响产品的安全性。

2、现有技术中，为了防止水汽在箱体内壁产生冷凝液滴通常会增加调湿片，调湿片可以有效吸附空气中的水汽。但是调湿片具有一定的饱和极限，需要时常进行更换，同时还具有无法覆盖箱体上壁整体、增加电堆重量的问题，所以需要设置一种不需要调湿片也可以有效防止水汽凝结成液滴的箱体结构。

技术实现思路

1、本发明的目的是提出一种防止冷凝液滴聚集的箱体结构及其控制方法，解决空气中的水汽在箱体上壁冷凝成液滴容易影响产品安全性的问题。

2、一种防止冷凝液滴聚集的箱体结构，包括：

3、箱体，所述箱体内固定安装有电堆，所述箱体用于固定并保护电堆；

4、箱体上壁，所述箱体上壁设置在所述箱体的顶部，所述箱体上壁的底部设置有疏水涂层，所述箱体上壁用于防止冷凝液滴聚集；

5、循环管道，所述循环管道包括进气管道和排气管道，所述进气管道和所述排气管道与所述箱体的侧壁连接，所述循环管道用于箱体内的空气流动并吹落箱体上壁的冷凝液滴；

6、排水管道，所述排水管道与所述箱体的底部连接，所述排水管道用于排出冷凝液滴。

7、优选的，所述电堆的一个侧面上设置有巡检电气件。巡检电器件用于检测电堆的安全。

8、优选的，所述进气管道与所述排气管道设置在所述箱体的两个相对的对角处，所述进气管道设置在远离所述巡检电气件的一侧，所述排气管道设置在靠近所述巡检电气件的一侧，所述进气管道和所述排气管道与所述箱体连接处设置有防水透气阀。防水透气阀用于空气与箱体内部的交互同时防止空气中的水进入箱体。

9、优选的，所述排水管道设置在排气管道的下方。在箱体上壁冷凝的液滴被进气管道的空气吹到排气管道的方向，由于排气管道与箱体连接处设置有防水透气阀，液滴无法从排气管道排出，顺着侧壁向下流动兵从排水管道流出。

10、优选的，所述箱体内设置有氢浓度传感器，用于检测箱体内的氢气浓度。

11、进一步优选的，所述氢浓度传感器设置在与进气管道和排气管道不同的两个对角处。

12、优选的，所述箱体上壁沿所述进气管道到所述排气管道所成射线的方向设置逐渐降低的坡度。

13、进一步优选的，所述坡度的大小通过电堆产水量、环境湿度、环境温度、疏水涂层的疏水性等进行计算。

14、优选的，所述箱体上壁沿所述进气管道到所述排气管道所成射线方向依次设置有a区、b区、c区，所述a区、b区、c区的疏水涂层浓度分别为30%、50%、80%。

15、进一步优选的，所述a区与b区,b区与c区的分界线与所述进气管道到所述排气管道所成直线相垂直。

16、进一步优选的，所述a区、b区、c区的面积相同。

17、还提供了一种箱体结构的控制方法，使用如上述中任意一项所述的箱体结构，其步骤包括：

18、检测箱体内的氢浓度，判断氢浓度是否小于预设的安全阈值，若氢浓度大于安全阈值，则直接将进气管道的空气流量调整到q4；若氢浓度小于预设的安全阈值，则根据当前的温度调节进气管道的空气流量，当温度大于等于5℃时，空气流量为q1；当温度在-20℃～5℃之间时，空气流量为q2；当温度小于等于-20℃时，空气流量为q3。

19、优选的，空气流量q1、q2、q3均小于空气流量q4。

20、优选的，空气流量q1、q2、q3具体的值根据冷凝速率、疏水涂层分布、箱体上壁坡度计算。

21、进一步优选的，所述冷凝速率可以通过环境温度、湿度及电堆运行温度进行计算。

22、有益效果：

23、1、本发明提供了一种防止冷凝液滴聚集的箱体结构及其控制方法，箱体内通入空气防止氢气浓度过高发生危险，还可以防止空气中的水汽在箱体上壁冷凝成液滴并聚集在一起滴落在电气件中使电气件失效，增加电气件的可靠性；同时还可以自动调节吹扫的空气流量，适应不同的环境，且可以提升能源利用率。

24、2、现有技术中，为了防止水汽在箱体内壁产生冷凝液滴通常会增加调湿片，通过调湿片可以有效吸附空气中的水汽。但是调湿片具有一定的饱和极限，需要时常进行更换，同时还具有无法覆盖箱体上壁整体、增加电堆重量的问题。本发明中通过在箱体上壁上设置坡度以及疏水涂层，并根据分区设置疏水涂层的浓度，当空气中的水汽在箱体上壁冷凝成液滴时，进气管道吹出的空气使液滴顺着疏水涂层流向排气管道的方向，并沿着箱体侧壁流入排气管道下方的排水管道，防止液滴聚集在一起滴落在电气件中使电气件失效，同时通过坡度和疏水涂层浓度的设置可以控制液滴在流动的速度和流动的方向，引导液滴流向排水管道。

25、3、现有技术中，为防止箱体内氢浓度过高，会不停的使用最大流量进行吹扫，虽然可以有效控制氢浓度，但是能源消耗较高。本发明通过箱体结构的控制方法自动调节空气流量，适应不同的环境及工作状态，在保证箱体内氢浓度低于安全阈值的情况下，同时还可以提升能源的利用率，减少能源的浪费。

技术特征：

1.一种防止冷凝液滴聚集的箱体结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种防止冷凝液滴聚集的箱体结构，其特征在于，所述电堆的一个侧面上设置有巡检电气件。

3.根据权利要求2所述的一种防止冷凝液滴聚集的箱体结构，其特征在于，所述进气管道与所述排气管道设置在所述箱体的两个相对的对角处，所述进气管道设置在远离所述巡检电气件的一侧，所述排气管道设置在靠近所述巡检电气件的一侧，所述进气管道和所述排气管道与所述箱体连接处设置有防水透气阀。

4.根据权利要求3所述的一种防止冷凝液滴聚集的箱体结构，其特征在于，所述排水管道设置在排气管道的下方。

5.根据权利要求3所述的一种防止冷凝液滴聚集的箱体结构，其特征在于，所述箱体内设置有氢浓度传感器，用于检测箱体内的氢气浓度。

6.根据权利要求3所述的一种防止冷凝液滴聚集的箱体结构，其特征在于，所述箱体上壁沿所述进气管道到所述排气管道所成射线的方向设置逐渐降低的坡度。

7.根据权利要求6所述的一种防止冷凝液滴聚集的箱体结构，其特征在于，所述箱体上壁沿所述进气管道到所述排气管道所成射线方向依次设置有a区、b区、c区，所述a区、b区、c区的疏水涂层浓度分别为30%、50%、80%。

8.一种箱体结构的控制方法，其特征在于，使用如权利要求1-7中任意一项所述的箱体结构，其步骤包括：

9.根据权利要求8所述的一种箱体结构的控制方法，其特征在于，空气流量q1、q2、q3均小于空气流量q4。

10.根据权利要求9所述的一种箱体结构的控制方法，其特征在于，空气流量q1、q2、q3具体的值根据冷凝速率、疏水涂层分布、箱体上壁坡度计算。

技术总结
本发明提供了一种防止冷凝液滴聚集的箱体结构及其控制方法，包括箱体，所述箱体内固定安装有电堆；箱体上壁，所述箱体上壁设置在所述箱体的顶部，所述箱体上壁的底部设置有疏水涂层；循环管道，所述循环管道包括进气管道和排气管道，所述进气管道和所述排气管道与所述箱体的侧壁连接；排水管道，所述排水管道与所述箱体的底部连接。本发明提供了一种防止冷凝液滴聚集的箱体结构及其控制方法，箱体内通入空气防止氢气浓度过高发生危险，还可以防止空气中的水汽在箱体上壁冷凝成液滴并聚集在一起滴落在电气件中使电气件失效，增加电气件的可靠性；同时还可以自动调节吹扫的空气流量，适应不同的环境，且可以提升能源利用率。

技术研发人员：胥巍巍,徐云飞,洪亢,周宝
受保护的技术使用者：北京亿华通科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25