一种燃料电池电堆外壳的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池领域，具体涉及一种燃料电池电堆外壳。


背景技术：

2.燃料电池是一种通过氢气和氧气发生电化学反应而产生电能的能源转换装置，其反应产物只有水，实现真正意义上的无污染、零排放要求。燃料电池电堆外壳作为电堆的主要防护装置，一方面避免外部环境(包括机械冲击、振动、雨淋等)对电堆堆芯的影响，另一方面可以避免电堆的危险因素(高气压、高电压及氢气等)对使用者造成伤害。
3.现有的电堆外壳设计一般考虑机械强度、防水防尘和通风等因素，其中通风设计主要考虑电堆堆芯存在的微量氢气泄漏，在电堆外壳设计通风吹扫接口，利用燃料电池空气子系统的压缩空气吹扫电堆外壳与电堆堆芯间的空隙，避免氢气积聚出现危险。但该设计未能充分考虑通风设计上的不合理或可能存在的失效(如外壳设计存在通风死角、通风出口管路堵塞等)，上述失效情况会导致一旦出现明火等热源，电堆外壳内部积聚的氢气容易在极小空间内爆炸，破坏电堆外壳及电堆堆芯。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种燃料电池电堆外壳，不仅可以避免电堆外壳内部燃料气体的积聚，而且可以在燃料气体积聚爆炸的意外情况下实现外壳内部快速泄压。
5.为了达到上述目的，本实用新型提供了一种燃料电池电堆外壳，包括：外壳本体及泄压密封堵头；所述外壳本体的内部用于安装电堆堆芯，包括：设于所述外壳本体第一端的若干流体进出口，所述流体进出口与电堆堆芯连通，通入/排出电堆堆芯使用的流体；所述流体包含燃料气体；以及，设于所述外壳本体第二端的装配工艺孔，所述装配工艺孔用于泄压；所述泄压密封堵头的第一端与所述装配工艺孔连通，所述泄压密封堵头的第二端与外界连通；所述泄压密封堵头的内部设有防水换气膜；所述外壳本体内气压正常状态下，所述防水换气膜能够交换膜两侧的气体，维持外壳本体内外气压平衡；所述外壳本体内燃料气体积聚爆炸状态下，所述防水换气膜破裂，燃料气体由所述泄压密封堵头排出到外界。
6.可选的，所述泄压密封堵头的第二端设有密封头，所述密封头上设有若干个通孔。
7.可选的，所述防水换气膜为聚四氟乙烯膜。
8.可选的，所述流体进出口包括：氢气进口、氢气出口。
9.可选的，所述流体进出口还包括：空气进口、空气出口。
10.可选的，所述流体进出口还包括：冷却液进口、冷却液出口。
11.可选的，所述流体进出口还包括：通风进口，设于所述外壳本体第一端的上部，向所述外壳本体与所述电堆堆芯之间通入吹扫气体；以及，通风出口，设于所述外壳本体第二端的侧部，将外壳本体与电堆堆芯之间的吹扫气体排出。
12.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
13.(1)本实用新型通过防水换气膜交换膜两侧的气体，避免燃料电池电堆外壳内部
燃料气体的积聚；
14.(2)在燃料气体异常泄漏快速积聚的意外情况下，本实用新型的防水换气膜破裂，提供泄压薄弱点，实现外壳内部的快速泄压，确保堆芯的安全；
15.(3)本实用新型设有通风进出口，通过该通风进出口吹扫电堆外壳与电堆堆芯间的空隙，避免燃料气体的积聚。
附图说明
16.图1为本实用新型的燃料电池电堆外壳的结构示意图。
17.图2为本实用新型的泄压密封堵头的结构示意图。
18.图中：1-外壳本体，2-泄压密封堵头，3-电堆堆芯，4-空气进口，5-氢气进口，6-冷却液进口，7-空气出口，8-氢气出口，9-冷却液出口，10-通风进口，11-通风出口，12-密封头，13-防水换气膜，14-通孔。
具体实施方式
19.以下结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。
20.如图1及图2所示，本实用新型提供了一种燃料电池电堆外壳，包括：外壳本体1，及泄压密封堵头2。所述外壳本体1用于电堆堆芯3的封装及防护。所述外壳本体1包括：若干流体进出口，所述流体进出口与电堆堆芯3连通，设于外壳本体1的第一端，用于通入/排出电堆堆芯3使用的燃料气体、氧化气体、冷却液；装配工艺孔，所述装配工艺孔用于泄压，且便于外壳的加工，满足电堆装配过程的操作需求；所述装配工艺孔设于所述外壳本体的第二端，与泄压密封堵头2的第一端连通，所述泄压密封堵头2的第二端与外界连通；泄压密封堵头2的内部设有防水换气膜13。
21.在外壳本体1内气压正常状态下，本实用新型的防水换气膜13能够交换膜两侧的气体，实现燃料电池电堆外壳的“自呼吸”功能，维持电堆外壳的内外气压平衡；在外壳本体1内燃料气体积聚爆炸状态下，外壳本体1内外气压差超过限值，防水换气膜13破裂，爆炸气体由泄压密封堵头2排出到外界。
22.实施例
23.本实施例以氢气作为燃料气体、以空气作为氧化气体进行说明。
24.本实施例提供了一种燃料电池电堆外壳，所述燃料电池电堆外壳的流体进出口包括：空气进口4，用于向电堆堆芯3内通入空气；空气出口7，用于将电堆堆芯3内的空气排出；氢气进口5，用于向电堆堆芯3内通入氢气；氢气出口8，用于将电堆堆芯3内的氢气排出；冷却液进口6，用于向电堆堆芯3内通入冷却液；冷却液出口9，用于将电堆堆芯3内的冷却液排出。
25.本实施例的流体进出口还包括：通风进口10，所述通风进口10设于外壳本体1第一端的上部，向外壳本体1与电堆堆芯3之间的空隙内通入吹扫气体；以及通风出口11，其设于所述外壳本体第二端的侧部，将外壳本体与电堆堆芯之间的吹扫气体排出。本实用新型通过吹扫气体吹扫电堆外壳与电堆堆芯3间的空隙，将电堆堆芯3泄漏的物质排出，避免发生危险。
26.所述吹扫气体可以为空气、氮气等，但不仅限于这两种气体。
27.本实施例泄压密封堵头2的第二端设有密封头12，所述密封头12设于防水换气膜13的外侧，密封头12设有若干个通孔14，实现泄压密封堵头2与外界的连通。其中，密封头12与防水换气膜13可以通过焊接、注塑工艺一体成型。
28.所述密封头12可以选用塑胶、金属、硅胶等材料制成，但不仅限于这几种材料。所述防水换气膜13可以采用聚四氟乙烯制成，在防水防尘的同时，还能够实现膜两侧气体的交换。
29.综上所述，本实用新型外壳本体内气压正常状态下，防水换气膜能够交换膜两侧的气体，实现电堆外壳的“自呼吸”；在外壳本体内燃料气体积聚爆炸状态下，防水换气膜破裂，提供泄压薄弱点，实现外壳内部的快速泄压，确保堆芯的安全。
30.尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。


技术特征：
1.一种燃料电池电堆外壳，其特征在于，包括：外壳本体及泄压密封堵头；所述外壳本体的内部用于安装电堆堆芯，包括：设于所述外壳本体第一端的若干流体进出口，所述流体进出口与电堆堆芯连通，通入/排出电堆堆芯使用的流体；所述流体包含燃料气体；以及，设于所述外壳本体第二端的装配工艺孔，所述装配工艺孔用于泄压；所述泄压密封堵头的第一端与所述装配工艺孔连通，所述泄压密封堵头的第二端与外界连通；所述泄压密封堵头的内部设有防水换气膜；所述外壳本体内气压正常状态下，所述防水换气膜能够交换膜两侧的气体，维持外壳本体内外气压平衡；所述外壳本体内燃料气体积聚爆炸状态下，所述防水换气膜破裂，燃料气体由所述泄压密封堵头排出到外界。2.如权利要求1所述的燃料电池电堆外壳，其特征在于，所述泄压密封堵头的第二端设有密封头，所述密封头上设有若干个通孔。3.如权利要求1所述的燃料电池电堆外壳，其特征在于，所述防水换气膜为聚四氟乙烯膜。4.如权利要求1所述的燃料电池电堆外壳，其特征在于，所述流体进出口包括：氢气进口、氢气出口。5.如权利要求4所述的燃料电池电堆外壳，其特征在于，所述流体进出口还包括：空气进口、空气出口。6.如权利要求5所述的燃料电池电堆外壳，其特征在于，所述流体进出口还包括：冷却液进口、冷却液出口。7.如权利要求6所述的燃料电池电堆外壳，其特征在于，所述流体进出口还包括：通风进口，设于所述外壳本体第一端的上部，向所述外壳本体与所述电堆堆芯之间通入吹扫气体；以及，通风出口，设于所述外壳本体第二端的侧部，将外壳本体与电堆堆芯之间的吹扫气体排出。

技术总结
本实用新型公开了一种燃料电池电堆外壳，包括：外壳本体及泄压密封堵头；外壳本体的内部用于安装电堆堆芯，包括：设于外壳本体第一端的若干流体进出口，流体进出口与电堆堆芯连通，通入/排出电堆堆芯使用的流体；流体包含燃料气体；以及，设于外壳本体第二端的装配工艺孔，装配工艺孔用于泄压；泄压密封堵头的第一端与装配工艺孔连通，泄压密封堵头的第二端与外界连通；泄压密封堵头的内部设有防水换气膜；外壳本体内气压正常状态下，防水换气膜能够交换膜两侧的气体，维持外壳本体内外气压平衡；外壳本体内燃料气体积聚爆炸状态下，防水换气膜破裂，燃料气体由泄压密封堵头排出到外界。界。界。


技术研发人员：蒋永伟 王涛 孙丽君 王丽娜 贺阳 陆浩
受保护的技术使用者：航天氢能（上海）科技有限公司
技术研发日：2021.08.18
技术公布日：2022/2/7