燃料電池氣體入口歧管排放的制作方法
【專利摘要】示例性歧管組件包括氣體入口歧管，其被構造成將氣體引入燃料電池。氣體出口歧管被構造成引導氣體離開所述燃料電池。排放通道將入口歧管連接至出口歧管。所述排放通道被構造成將來自所述氣體入口歧管的液體傳送至所述氣體出口歧管。
【專利說明】燃料電池氣體入口歧管排放
【背景技術】
[0001]燃料電池采用電化學反應來生成電力。電化學反應涉及比如氫和氧等反應物。空氣通常被用作氧氣源。向電池堆組件引入空氣常常由于空氣的濕度而引入水分。存在與管理被引入燃料電池中的空氣中的水分的影響相關聯的各種挑戰。
【發明內容】
[0002]示例性歧管組件包括氣體入口歧管，其被構造成將氣體引入燃料電池。氣體出口歧管被構造成引導氣體離開所述燃料電池。排放通道將入口歧管連接至出口歧管。所述排放通道被構造成將來自所述氣體入口歧管的液體傳送至所述氣體出口歧管。
[0003]排放通道允許從氣體入口歧管移除冷凝液體，以防止這種液體妨礙氣體向燃料電池的預期供應。
[0004]示例性燃料電池包括電池堆組件，其具有多個電池，其被構造成促進電化學反應。氣體入口歧管位于電池堆組件的一側。氣體入口歧管被構造成向電池堆組件引入氣體。氣體出口歧管位于電池堆組件的另一側。氣體出口歧管被構造成引導氣體離開電池堆組件。排放通道將氣體入口歧管連接至氣體出口歧管。所述排放通道被構造成將來自入口歧管的液體傳送至出口歧管。
[0005]一種用于燃料電池裝置的示例性流體管理方法包括:在位于燃料電池堆組件的一側的氣體入口歧管與位于所述電池堆組件的另一側的氣體出口歧管之間建立液體排放連接部。液體被容許從氣體入口歧管流動穿過排放連接部并進入氣體出口歧管中。
[0006]從以下詳細描述中，所公開示例的各個特征和優點對本領域的技術人員將變得清楚明了。伴隨詳細描述的附圖可被簡要地描述如下。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1示意性地示出了根據本發明一實施例設計的燃料電池裝置的所選部分。
[0008]圖2示意性地示出了可用于與圖1的示例一致的實施例的一示例流動限制器。
[0009]圖3示意性地示出了另一示例流動限制器。
[0010]圖4示意性地示出了另一示例流動限制器。
【具體實施方式】
[0011]圖1示意性地示出了燃料電池裝置20。電池堆組件22包括多個個體電池，其被構造成促進電化學反應。示例電池可以包括？剛燃料電池或磷酸燃料電池。本領域技術人員了解電池堆組件是如何配置的。
[0012]氣體入口歧管24設置在電池堆組件22的一側。氣體入口歧管24促進將反應氣體26引入電池堆組件22。在一個示例中，反應氣體26包括用于將氧氣引入電池堆組件22中的空氣。氧氣以公知方式在燃料電池內用于電化學反應。
[0013]圖1的示例包括在電池堆組件22的另一側的氣體出口歧管28。在該示例中，氣體入口歧管24位于電池堆組件的與氣體出口歧管28相反的一側，但是這并不是唯一可能的配置。歧管24和28的各種位置都是可能的。
[0014]使用空氣來引入反應氣體26包括液體在氣體入口歧管24內冷凝的可能性。空氣通常在其內具有一定量的濕氣或水分。夾帶在被提供至氣體入口歧管24的氣體中的任何水分都有可能冷凝在氣體入口歧管24的內表面上。這種冷凝可能由于溫度差而發生，例如，歧管24的壁與被引入歧管24中的空氣之間的溫度差。所示示例包括排放通道30，其被連接在氣體入口歧管24與氣體出口歧管28之間。在一個示例中，排放通道30包括管。排放通道30有助于從氣體入口歧管24移除任何液體冷凝物，因為這種液體被允許流動穿過排放通道30，如箭頭32示意性地示出的。鑒于氣體出口歧管28已經被構造成引導流體離開電池堆組件22，來自排放通道30的液體可能從氣體出口歧管28被移除，并被引導至燃料電池系統的另一部分(未不出)。
[0015]排放通道30與氣體入口歧管24連接在這樣的位置(例如，底部或下端部附近)，在這里重力有助于將任何液體冷凝物移動到排放通道30中。地心引力可能有利于將液體拉入排放通道中并部分地該通道前進。在一些構造中，地心引力將引導液體一路穿過排放通道30并進入氣體出口歧管28中。在一些示例中，橫跨電池堆組件22的壓力差被至少部分地用于推送液體穿過排放通道30并進入出口歧管28中。
[0016]被引入氣體入口歧管24中的氣體旨在被提供至電池堆組件22。所示示例包括流動限制器，其關聯于排放通道30，用以限制氣體流動穿過排放通道30，而容許液體流動穿過該通道。流動限制器可以處于排放通道30中、處于排放通道30之間的界面處、或橫跨排放通道所連接至的歧管24中的開口。
[0017]圖2示出了一個示例流動限制器。該示例包括膜片40。膜片40的外部尺寸42對應于排放通道30或排放通道30所連接至的氣體入口歧管24中的開口的內部尺寸。膜片包括開口 44，其尺寸遠小于膜片的外部尺寸42。開口 44至少允許液滴從氣體入口歧管24穿過進入排放通道30中。
[0018]圖3示意性地示出了另一流動限制器50，其是液封件(硏^ 8冊1〉。流動限制器50的一個示例性實施例包括多孔板或盤，其位于排放通道30內、橫跨排放通道30與氣體入口歧管24之間的界面、或在排放通道30所連接至的氣體入口歧管24中的開口之上。多孔構件50允許液體穿過流動限制器50。當多孔構件50至少部分地飽和(即，孔隙至少部分地被液體阻斷)時，其限制或防止氣體流動穿過多孔構件50。甚至在干燥時，多孔構件50也降低氣體流動穿過排放通道30的可能性。防止或限制氣體流動穿過排放通道30有助于使被引入歧管24中的氣體被盡可能多地供應至電池堆組件22。
[0019]圖4示出了另一示例流動限制器構造。該示例包括排放通道30的部段52，其被構造成至少臨時地保持液體。保持在部段52中的液體建立屏障，來自氣體入口歧管24的氣體在許多操作條件下不能穿過它。圖4的示例與圖2和3的示例相比的一個局限是它取決于在排放通道30的部段52內存在至少一部分液體以限制氣體流動穿過排放通道30。
[0020]與所公開的示例相符地設計的歧管組件提供能力來管理燃料電池裝置的氣體入口歧管內的液體含量。
[0021]前面的描述在本質上是示例性的而不是限制性的。所公開示例的變型和修改對于本領域的技術人員來說可以變得顯而易見，其并不一定背離本發明的實質。被給予本發明的法律保護的范圍只能通過研宄后附權利要求書來確定。
【權利要求】
1.一種歧管組件，包括: 氣體入口歧管，其被構造成將氣體引入燃料電池； 氣體出口歧管，其被構造成引導氣體離開所述燃料電池；和 排放通道，其將所述入口歧管連接至所述出口歧管，所述排放通道被構造成將來自所述氣體入口歧管的液體傳送至所述氣體出口歧管。
2.如權利要求1所述的歧管組件，其中，所述排放通道包括管。
3.如權利要求1所述的歧管組件，其中， 所述氣體入口歧管具有上端部和下端部；并且 所述排放通道聯接至所述氣體入口歧管的下端部附近的開口。
4.如權利要求1所述的歧管組件，包括:流動限制器，其關聯于所述排放通道，用于限制氣體流動穿過所述排放通道。
5.如權利要求4所述的歧管組件，其中，所述流動限制器為以下至少一種情況: 處于所述排放通道內， 處于所述氣體入口歧管與所述排放通道之間的界面處，或 橫跨所述氣體入口歧管中的開口，所述排放通道連接至所述開口。
6.如權利要求5所述的歧管組件，其中，所述流動限制器包括膜片，其外部尺寸對應于所述排放通道的內部尺寸或所述開口的內部尺寸，所述膜片包括穿過所述膜片的孔，所述孔在尺寸上小于所述排放通道或開口的內部尺寸。
7.如權利要求4所述的歧管組件，其中，所述流動限制器包括液封件。
8.如權利要求7所述的歧管組件，其中，所述液封件包括多孔構件，其允許液體穿過所述多孔構件，并限制氣體流動穿過所述多孔構件。
9.如權利要求4所述的歧管組件，其中，所述流動限制器包括所述排放通道的部段，所述部段的輪廓被構造成至少臨時地將液體保持在所述排放通道的所述部段中，使得被保持的液體限制氣體流動穿過所述部段。
10.一種燃料電池，包括: 電池堆組件，其包括被構造成促進電化學反應的多個電池； 氣體入口歧管，其位于所述電池堆組件的一側，所述氣體入口歧管被構造成將氣體引入電池堆組件； 氣體出口歧管，其位于所述電池堆組件的另一側，所述氣體出口歧管被構造成引導氣體離開所述電池堆組件；和 排放通道，其將所述氣體入口歧管連接至所述氣體出口歧管，所述排放通道被構造成將來自所述入口歧管的液體傳送至所述出口歧管。
11.如權利要求10所述的燃料電池，其中，所述排放通道包括管。
12.如權利要求10所述的燃料電池，包括:流動限制器，其關聯于所述排放通道，用于限制來自所述氣體入口歧管的氣體流動到所述排放通道中。
13.如權利要求12所述的燃料電池，其中，所述流動限制器為以下至少一種情況: 處于所述排放通道內， 處于所述氣體入口歧管與所述排放通道之間的界面處，或 橫跨所述氣體入口歧管中的開口，其中所述排放通道連接至所述開口。
14.如權利要求13所述的燃料電池，其中，所述流動限制器包括膜片，其外部尺寸對應于所述排放通道的內部尺寸或所述開口的內部尺寸，所述膜片包括穿過所述膜片的孔，所述孔在尺寸上小于所述排放通道或開口的內部尺寸。
15.如權利要求12所述的燃料電池，其中，所述流動限制器包括液封件。
16.如權利要求15所述的燃料電池，其中，所述液封件包括多孔構件，其允許液體穿過所述多孔構件，并限制氣體流動穿過所述多孔構件。
17.如權利要求12所述的燃料電池，其中，所述流動限制器包括所述排放通道的部段，所述部段的輪廓被構造成至少臨時地將液體保持在所述排放通道的所述部段中，使得被保持的液體限制氣體流動穿過所述部段。
18.一種用于燃料電池裝置的流體管理方法，包括以下步驟: 在位于燃料電池堆組件的一側的氣體入口歧管與位于所述燃料電池堆組件的另一側的氣體出口歧管之間建立液體排放連接部；以及 容許來自所述氣體入口歧管的液體流動穿過所述液體排放連接部并進入所述氣體出口歧管中。
19.如權利要求18所述的方法，包括:限制來自所述氣體入口歧管的氣體流動到所述液體排放連接部中。
20.如權利要求18所述的方法，包括: 允許重力將來自所述氣體入口歧管的液體引導到所述液體排放連接部中；以及 使用橫跨所述燃料電池堆組件的壓力差來至少部分地迫使液體穿過所述液體排放連接部趨向所述氣體出口歧管。
【文檔編號】H01M8/02GK104488124SQ201280073399
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2012年5月24日 優先權日:2012年5月24日
【發明者】斯基巴 T., J. 卡爾內瓦勒 C. 申請人:百拉得動力系統公司