一种燃料电池用压力调节装置的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池用压力调节装置。


背景技术：

2.目前燃料电池测试多采用背压调节控制精度，在需要调节进入电堆气体压力的试验过程里，使用背压阀调节的过程中会出现进入电堆内的气体流量不稳定的情况。例如，试验过程中进入电堆的压力需在短时间内由原来50kpa调节至70kpa，若该压力通过背压阀调节，此时背压阀趋于关闭状态，流入电堆的气体流量会短时间内降低且进入电堆的气体压力不稳定，影响电堆性能。
3.因此，亟需一种燃料电池用压力调节装置，以解决上述技术问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提出一种燃料电池用压力调节装置，能够根据燃料电池需要而调节进气压力。
5.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.提供一种燃料电池用压力调节装置，与燃料电池的电堆进气口连通，包括：
7.供气结构，为所述燃料电池提供反应气体；
8.压力调节结构，设置于所述供气结构的下游，所述压力调节结构用于调节反应气体进入所述电堆进气口前的压力，所述压力调节结构包括调节容器，所述调节容器与所述供气结构连通。
9.作为上述燃料电池用压力调节装置的一种优选技术方案，所述调节容器包括调节罐、调节活塞和调节机构，所述调节活塞能够在所述调节罐内密封滑动，所述调节机构与所述调节活塞连接并能够使所述调节活塞在所述调节罐内往复移动。
10.作为上述燃料电池用压力调节装置的一种优选技术方案，所述调节机构包括调节杆，所述调节杆一端与所述调节活塞连接，另一端能够伸出所述调节罐。
11.作为上述燃料电池用压力调节装置的一种优选技术方案，所述调节杆为螺纹杆，所述调节罐顶部设置有螺纹孔，所述螺纹杆与所述螺纹孔螺纹配合。
12.作为上述燃料电池用压力调节装置的一种优选技术方案，所述调节杆的长度大于等于所述调节罐的高度。
13.作为上述燃料电池用压力调节装置的一种优选技术方案，所述调节机构还包括动力驱动件，所述动力驱动件与所述调节杆连接并能够使所述调节杆往复移动。
14.作为上述燃料电池用压力调节装置的一种优选技术方案，所述压力调节结构还包括加热装置，所述加热装置用于加热所述调节容器内的反应气体。
15.作为上述燃料电池用压力调节装置的一种优选技术方案，所述调节罐外周包覆有所述加热装置。
16.作为上述燃料电池用压力调节装置的一种优选技术方案，所述燃料电池用压力调
节装置还包括第一温度检测机构和第二温度检测机构，所述第一温度检测机构设置于所述调节罐，所述第二温度检测机构设置于所述调节罐的下游。
17.作为上述燃料电池用压力调节装置的一种优选技术方案，所述燃料电池用压力调节装置还包括第一压力检测机构和第二压力检测机构，所述第一压力检测机构设置于所述调节罐，所述第二压力检测机构设置于所述调节罐的下游。
18.作为上述燃料电池用压力调节装置的一种优选技术方案，所述燃料电池用压力调节装置还包括针型阀，所述针型阀设置于所述供气结构和所述压力调节结构之间。
19.本实用新型有益效果：
20.本实用新型提供的燃料电池用压力调节装置与燃料电池的电堆进气口连通，包括：供气结构和压力调节结构，供气结构为燃料电池提供反应气体；压力调节结构设置于供气结构的下游，压力调节结构用于调节反应气体进入所述电堆进气口前的压力，压力调节结构包括调节容器，调节容器与所述供气结构连通。压力调节结构能够调节进入燃料电池气体的压力，同时保证流入燃料电池内的反应气体流量稳定，保证燃料电池或燃料电池系统的性能。本实用新型提供的燃料电池用压力调节装置在控制压力的同时保障了气体的流量不受背压阀的限制，可稳定进入燃料电池的进气流量。
附图说明
21.图1是本实用新型实施例提供的燃料电池用压力调节装置的结构示意图；
22.图2是本实用新型实施例提供的调节机构的结构示意图。
23.图中：
24.1、加湿罐；2、调节罐；3、调节活塞；41、调节杆；42、动力驱动件；5、加热装置；6、第一温度检测机构；7、第一压力检测机构；8、第二压力检测机构；9、第二温度检测机构；10、针型阀；11、第三温度检测机构；12、第三压力检测机构；13、流量计；14、单向阀；15、动力泵；16、第四压力检测机构；17、过滤器；18、控制器；19、燃料电池；20、调节电磁阀。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
26.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。
27.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅
表示第一特征水平高度小于第二特征。
28.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
29.本实施例提供了一种燃料电池用压力调节装置，该燃料电池用压力调节装置与燃料电池19的电堆进气口连通，能够调节在进入燃料电池19前的反应气体压力，从而保证电池性能。
30.如图1所示，该燃料电池用压力调节装置包括供气结构、针型阀10和压力调节结构，供气结构、针型阀10和压力调节结构通过管路连通，从而实现气体通过供气结构、针型阀10和压力调节结构进入到燃料电池19内。
31.其中供气结构能够对通入的反应气体增湿，也可以直接将反应气体通入压力调节结构内，供气结构包括加湿罐1，加湿罐1内分别通入反应气体和增湿用水，反应气体与增湿用水接触从而实现以将反应气体增湿的目的；压力调节结构设置于加湿罐1的下游，压力调节结构用于调节反应气体进入电堆进气口之前的压力，压力调节结构包括调节容器，调节容器与加湿罐1连通，能够通入加湿罐1内增湿后的反应气体。压力调节结构能够调节进入燃料电池19气体的压力，从而保证流入燃料电池19内的反应气体流量稳定，保证燃料电池19或燃料电池系统的性能。
32.本实施例中，进一步地，供气结构还包括调节电磁阀20，调节电磁阀20与压力调节结构通过管路连通，且与加湿罐1并联设置，能够将反应气体直接通入压力调节结构内，从而实现对干湿两种反应气体选择通入燃料电池内的目的。
33.针型阀10设置于加湿罐1和调节容器之间，针型阀10则用于对加湿罐1内气体进行稳流，防止持续水流量增加的情况导致加湿罐1内气体波动较大。
34.优选地，在本实施例中，调节容器包括调节罐2、调节活塞3和调节机构，调节活塞能够在调节罐2内密封滑动，调节机构与调节活塞3连接并能够使调节活塞3在调节罐2内往复移动。即调节机构为调节活塞3提供移动的动力，从而可根据需要进行调节活塞3的移动而调节压力。调节活塞3将调节罐2分隔成两个腔室，由图2所示，反应气体位于调节活塞3的下方腔室内，调节活塞3上下移动，即可实现调节反应气体压力的目的。
35.更为优选地，在本实施例中，调节机构包括调节杆41，调节杆41一端与调节活塞3连接，另一端能够伸出调节罐2。调节杆41能够在任意位置相对于调节罐2保持静止，即调节杆41在调节到位后能够相对于调节罐2保持静止。
36.可选地，本实施例中调节杆41为螺纹杆，调节罐2顶部设置有螺纹孔，螺纹杆与螺纹孔螺纹配合。该调节杆41可手动调节也可自动调节。
37.当调节杆41自动调节时，调节机构还包括动力驱动件42，动力驱动件42与调节杆41连接并能够带动调节杆41往复移动，其中移动可以理解为边旋转边直线移动，也可以理解为直线移动。可选地，动力驱动件42为电机，可以理解的是，螺纹杆为丝杠，丝杠上设置有螺母，螺母与调节活塞3固定连接，电机的输出端与丝杠固定连接能够使丝杠转动的同时带动调节活塞3上下移动，实现对反应气体压力调节的目的。
38.当然，在其他实施例中，动力驱动件42可以为气缸，调节杆41为光杆，气缸设置在
调节罐2顶部，气缸的气缸杆与调节杆41固定连接并带动调节杆41上下往复移动，实现对反应气体压力调节的目的。
39.可选地，在本实施例中，调节杆41的长度大于等于调节罐2的高度。该限定可防止调节杆41过短影响压力调节，防止调节杆41过长占用调节罐2顶部空间。
40.继续参考图1，该压力调节机构还包括加热装置5，加热装置5用于加热调节容器内的反应气体，从而保证压缩罐中温度恒定。进一步地，在本实施例中，调节罐2外周包覆有加热装置5。加热装置5能够保证调节罐2内的温度恒定，而设置在调节罐2外周则降低了制造成本，同时还能够方便对加热装置5的更换和维修。
41.在本实施例中，为了便于操作人员直观的获得调节罐2、调节罐2下游和加湿罐1处的压力和温度，本实施例中燃料电池用压力调节装置还包括第一温度检测机构6、第二温度检测机构9、第三温度检测机构11、第一压力检测机构7、第二压力检测机构8、第三压力检测机构12和第四压力检测机构16。第一温度检测机构6和第一压力检测机构7设置于调节罐2。第二压力检测机构8和第二温度检测机构9设置在调节罐2下游。
42.第一温度检测机构6、第二温度检测机构9与加热装置5配合使用，防止加热装置5对调节罐2过加热或未加热到期望值。第二温度检测机构9检测从调节罐2内流出的反应气体的温度，当第二温度检测机构9检测到的温度不是预设温度时，则加热装置5工作加热，第一温度检测机构6检测调节罐2内的反应气体被加热后的温度。
43.其中，调节罐2下游设置有第二压力检测机构8和第二温度检测机构9，第二压力检测机构8和第二温度检测机构9均设置在调节罐2和燃料电池19之间，第二压力检测机构8和第二温度检测机构9分别用于检测从调节罐2内流出的反应气体的压力和温度，操作人员可根据第二压力检测机构8检测的压力对调节罐2的调节活塞3进行移动，第一压力检测机构7与调节活塞3配合，对调节罐2内的反应气体调节压力，以保证进入到燃料电池19内的反应气体的压力。
44.加湿罐1设置有第三温度检测机构11和第三压力检测机构12，第三温度检测机构11检测加湿罐1的温度，防止加湿罐1内温度较低而造成反应气体不能很好的加湿，另外，设置第三温度检测机构11还能够防止加湿罐1内加湿后的反应气体因温度较低冷凝。第三压力检测机构12则用于检测加湿罐1内的反应气体压力，第三压力检测机构12与针型阀10配合使用，以保证加湿罐1内压力稳定。
45.在本实施例中，加湿罐1的上游由近端向远端依次设置有流量计13、单向阀14和为动力泵15。其中流量计13用于检测增湿用水的流量，动力泵15则为增湿用水提供动力，单向阀14防止增湿用水逆流回动力泵15。在动力泵15的上游设置第四压力检测机构16和过滤器17。第四压力检测机构16检测增湿用水的压力，第四压力检测机构16和动力泵15共同配合以确保进入加湿罐1内的增湿用水的压力为预设值。
46.在本实施例中，如图2所示，燃料电池用压力调节装置还包括控制器18，在本实施例中，控制器18可以是集中式或分布式的控制器18，比如，控制器18可以是一个单独的单片机，也可以是分布的多块单片机构成，单片机中可以运行控制程序，进而控制各部件实现其功能。控制器18分别与第一温度检测机构6、第二温度检测机构9、第三温度检测机构11、第一压力检测机构7、第二压力检测机构8、第三压力检测机构12、第四压力检测机构16、针型阀10、动力驱动件42和动力泵15电连接，控制器18获得第一温度检测机构6、第二温度检测
机构9、第三温度检测机构11、第一压力检测机构7、第二压力检测机构8、第三压力检测机构12和第四压力检测机构16检测到的温度值和压力值，而后在根据获得的温度值和压力值控制针型阀10、动力驱动件42、动力泵15和加热装置5工作，从而使进入到燃料电池19内的反应气体的温度和压力为所需值。其中，本实施例中，上述压力检测机构为压力传感器，温度检测机构为温度传感器。
47.燃料电池用压力调节装置可直接用于燃料电池19，还可以用于对燃料电池19的测试。本实施例中不限定该燃料电池用压力调节装置的具体使用场景，可以理解的是，本领域技术人员可根据实际需要使用于上述两种场景。反应气体可为氢气、天然气或甲烷。
48.此外，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。