燃料電池堆的歧管裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種燃料電池堆的歧管裝置，更具體涉及這樣的燃料電池堆的歧管裝置，其通過利用電池堆熱量使供應給電池堆的氣體的溫度升高，因此使包含在氣體中的液體被完全汽化，從而防止由液體引起的溢流。
【背景技術】
[0002]通常，氫氣作為燃料被供應給燃料電池堆的陽極。為了改善氫氣利用率或燃料電池堆的反應性能，在陽極中，從電池堆排出的陽極廢氣再次循環進入燃料電池堆中。特別地，陽極廢氣與從燃料箱新供應的氫氣混合，然后供應給電池堆。從燃料箱新供應的氫氣是常溫氫氣(例如大氣溫度)，其處于冷且干燥的(例如相對濕度?％)狀態。此外，從電池堆排出的陽極廢氣是具有相當高溫度和濕度的氣體，其被加熱到電池堆的工作溫度，并且被陰極中后擴散的水分增濕。因此，混合氣體(如新供應的氫氣+陽極廢氣)，與陽極廢氣相比溫度降低，因此在混合氣體中產生大量的液態水。
[0003]進一步地，引入到電池堆中的氣體混合了新供應的氫氣和通過諸如噴射器或鼓風機等再循環裝置產生的再循環的氫氣，然后供應給電池堆。特別地，噴射器或鼓風機的吸力還可引起從電池堆的出口排出的液體再循環并流入電池堆的進口中。尤其在冬天(例如天氣較寒冷的月份)，由于燃料箱的溫度非常低，因此這種液體的流入會引起電池堆的性能大幅降低(例如，個別電池的壓降)。
[0004]更具體地，參考圖7，當液態的水流入燃料電池堆10中時，液體被引入到布置在燃料電池堆10進口處的電池中，因此布置在進口側的電池的陽極流道上會發生局部堵塞，引起陽極溢流，并且在進口側的電池的電壓(性能)迅速下降。
[0005]另外，如圖7所示，當陽極的進口和出口被布置在電池堆10的一側時，在與進口和出口相鄰的電池以及遠離進口和出口的電池之間會發生較大的流速差(不同的壓力)。換句話說，與進口和出口相鄰的電池，由于較短的再循環路徑而具有較快的流速，而距離進口和出口較遠(例如，在距進口和出口預定距離)的電池，由于較長的再循環路徑而具有較慢的流速。因此，當有最少的液體流入與進口和出口相鄰的電池時，水可以以較快的流速被排出。然而，對于遠離進口和出口的電池來說，由于在陽極流道中的液態水未被大量排出，因此會引起陽極溢流。另外，由于在電池堆的端板中存在熱損耗，因此和其它電池相比，布置在電池堆兩端處的電池中存在過多的液體。因此，由于和電池堆內的電池相比，更多液體存在于遠離進口和出口的電池處，因此對于遠離進口和出口的電池來說，更加不利于排出液體。
[0006]此外，由于遠離進口和出口的電池和與進口和出口相鄰的電池相比，具有更低的氫氣濃度，因此在各個電池上的氫氣濃度分布不均勻。當流入每個電池的陽極流道中的水未被充分排出時，催化劑或是催化劑載體就被永久地損壞。通常，通過打開陽極的清洗閥來排出電池中累積的水，因此瞬間增大循環氣體的流速，但是在這種情況下會導致燃料損失。通常，在電池堆陰極中的溢流可通過增加空氣的供應量而被去除。
[0007]在該【背景技術】中公開的上述信息僅用于增強對本發明背景的理解，因此其可能包含不構成在這個國家本領域技術人員已知的現有技術的信息。
【發明內容】
[0008]本發明提供一種燃料電池堆的歧管裝置，其可以防止在供應給燃料電池堆的氣體中冷凝的水分(例如液體)過多地流入電池堆的特定電池中，并可以通過基于距電池堆進氣口的距離來去除各個電池中產生的氣體的流速差，從而防止由遠離進氣口布置的電池產生的液體所引起的溢流。
[0009]在一方面中，本發明提供一種燃料電池堆的歧管裝置，可包括:被配置成將氣體供應到燃料電池堆中的氣體供應路徑，該燃料電池堆包括在其中成直線(例如線性地)堆疊的多個電池；以及被配置成將氣體從燃料電池堆排出的氣體排出路徑，其中氣體供應路徑可包括氣體加熱部，被配置成利用燃料電池堆的熱量加熱供應到燃料電池堆中的氣體，并使包含在氣體中的液體汽化；以及氣體供應部，被配置成將從氣體加熱部流出的氣體供應到燃料電池堆中的每個電池。
[0010]在一個示例性實施方式中，氣體加熱部可以在燃料電池堆的底部沿前后方向線性(例如，沿直線)延伸，然后從燃料電池堆底部的后端向上延伸，整體連接于布置在燃料電池堆頂部的氣體供應部的后端。具體地，氣體加熱部可被布置在燃料電池堆底部的左側和右側中的任一側，面向布置在燃料電池堆底部的另一側的氣體排出路徑。
[0011]在另一個示例性實施方式中，氣體加熱部可以在燃料電池堆的頂部沿前后方向線性延伸，然后從燃料電池堆頂部的后端沿左右方向線性延伸，整體連接于布置在燃料電池堆頂部的氣體供應部的后端。具體地，氣體加熱部可布置在燃料電池堆頂部的左側和右側中的任一側，從而可布置在被布置于燃料電池堆底部與氣體加熱部相同一側的氣體排出路徑的上方。
[0012]在還有的另一個示例性實施方式中，氣體加熱部可以在燃料電池堆的底部沿前后方向線性延伸，然后在燃料電池堆底部的后端沿對角線延伸，整體連接于布置在燃料電池堆頂部的氣體供應部的后端。具體地，氣體加熱部可以在燃料電池堆的底部沿前后方向線性延伸，然后從燃料電池堆底部的后端沿左右方向線性延伸，并再次向上延伸，整體連接于布置在燃料電池堆頂部的氣體供應部的后端。
[0013]在又一個示例性實施方式中，氣體加熱部可以在燃料電池堆的底部沿前后方向線性延伸，然后從燃料電池堆底部的后端向上延伸，并再次沿左右方向延伸，整體連接于布置在燃料電池堆頂部的氣體供應部的后端。具體地，氣體加熱部可布置在燃料電池堆底部的左側和右側中的任一側，從而可布置在被布置于燃料電池堆底部與氣體加熱部相同一側的氣體排出路徑的上方。
[0014]在又一個示例性實施方式中，氣體排出路徑可以在燃料電池堆的左側和右側的任一側沿前后方向線性延伸，并且氣體供應路徑的氣體供應部在燃料電池堆與氣體排出路徑相反的一側沿前后方向延伸，連接于布置在每個電池中的氣體流道，以使氣體在氣體流道中流動。具體地，該氣體流道可以是構成燃料電池堆的每個電池的陽極流道，或者是構成燃料電池堆的每個電池的陰極流道。
[0015]在又一個示例性實施方式中，在燃料電池堆中，當由氣體加熱部加熱的氣體通過氣體供應部被供應到每個電池中，然后通過氣體排出路徑從燃料電池堆排出時，每個電池具有大約相同的氣體行進距離。
【附圖說明】
[0016]現在參考在附圖中示出的某些示例性的實施方式來詳細描述本發明的上述和其它特征，僅僅以示例性的方式給出下文中的附圖，因此其不構成對本發明的限制，并且其中:
[0017]圖1和圖2是示出根據本發明第一示例性實施例具有歧管結構的燃料電池堆的示例性示意圖；
[0018]圖3是示出根據本發明第二示例性實施例具有歧管結構的燃料電池堆的示例性示意圖；
[0019]圖4是示出根據本發明第三示例性實施例具有歧管結構的燃料電池堆的示例性示意圖；
[0020]圖5是示出根據本發明第四示例性實施例具有歧管結構的燃料電池堆的示例性示意圖；
[0021]圖6是示出根據本發明第五示例性實施例具有歧管結構的燃料電池堆的示例性不意圖；以及
[0022]圖7和圖8是示出根據現有技術的典型燃料電池堆的缺陷的示例性示意圖。
[0023]在附圖中提及的附圖標記包括將在下面進一步討論的下列元件:
[0024]100:燃料電池堆
[0025]110:端板
[0026]112:封閉端板
[0027]120:電池
[0028]122:陽極流道
[0029]130、160、180、210、230:氣體供應路徑
[0030]132、162、182、212、232:氣體加熱部
[0031]134、164、184、214、234:氣體供應部
[0032]140、170、190、220、240:氣體排出路徑
[0033]150、152、156:噴射器
[0034]應當理解的是，附圖不必按比例繪制，而是呈現出說明本發明基本原理的各種優選特征的簡化表示。本文中所公開的本發明的特定設計特征，包括例如特定尺寸、方向、位置和形狀，這些特征將部分地由預期的特定應用和使用環境來確定。
【具體實施方式】
[0035]本文所用的術語僅用于描述特定實施例的目的，而并非旨在限制本發明。除非上下文明確指出，否則如本文中所使用的單數形式“一”、“一個”和“該”等意圖也包括復數形式。還應該理解的是，在本說明書中使用“包括”和/或“包含”等術語時，是意圖說明存在該特征、整數、步驟、操作、元素和/或組件，而不排除一個或多個其它特征、整數、步驟、操作、元素、組件、和/或其組合的存在或增加。如本文中所使用的，術語“和/或”包括一個或多個相關列出項目的任何和所有組合。
[0036]除非明確指出或可從上下文明顯看出，否則如本文中使用的術語“約”被理解為在本領域中的正常公差范圍內，例如，在平均數的兩個標準