專利名稱：一種常壓運行的燃料電池發(fā)動機空氣輸送裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及燃料電池，尤其涉及一種常壓運行的燃料電池發(fā)動機空氣輸送裝置。
背景技術：
電化學燃料電池是一種能夠將氫及氧化劑轉化成電能及反應產物的裝置。該裝置的內部核心部件是膜電極(Membrane Electrode Assembly，簡稱MEA)，膜電極(MEA)由一張質子交換膜、膜兩面夾兩張多孔性的可導電的材料，如碳紙組成。在膜與碳紙的兩邊界面上含有均勻細小分散的引發(fā)電化學反應的催化劑，如金屬鉑催化劑。膜電極兩邊可用導電物體將發(fā)生電化學發(fā)應過程中生成的電子，通過外電路引出，構成電流回路。
在膜電極的陽極端，燃料可以通過滲透穿過多孔性擴散材料(碳紙)，并在催化劑表面上發(fā)生電化學反應，失去電子，形成正離子，正離子可通過遷移穿過質子交換膜，到達膜電極的另一端陰極端。在膜電極的陰極端，含有氧化劑(如氧氣)的氣體，如空氣，通過滲透穿過多孔性擴散材料(碳紙)，并在催化劑表面上發(fā)生電化學反應得到電子，形成負離子。在陰極端形成的陰離子與陽極端遷移過來的正離子發(fā)生反應，形成反應產物。
在采用氫氣為燃料，含有氧氣的空氣為氧化劑(或純氧為氧化劑)的質子交換膜燃料電池中，燃料氫氣在陽極區(qū)的催化電化學反應就產生了氫正離子(或叫質子)。質子交換膜幫助氫正離子從陽極區(qū)遷移到陰極區(qū)。除此之外，質子交換膜將含氫氣燃料的氣流與含氧的氣流分隔開來，使它們不會相互混合而產生爆發(fā)式反應。
在陰極區(qū)，氧氣在催化劑表面上得到電子，形成負離子，并與陽極區(qū)遷移過來的氫正離子反應，生成反應產物水。在采用氫氣、空氣(氧氣)的質子交換膜燃料電池中，陽極反應與陰極反應可以用以下方程式表達
陽極反應H2→2H++2e陰極反應1/2O2+2H++2e→H2O在典型的質子交換膜燃料電池中，膜電極(MEA)一般均放在兩塊導電的極板中間，每塊導流極板與膜電極接觸的表面通過壓鑄、沖壓或機械銑刻，形成至少一條以上的導流槽。這些導流極板可以是金屬材料的極板，也可以是石墨材料的極板。這些導流極板上的流體孔道與導流槽分別將燃料和氧化劑導入膜電極兩邊的陽極區(qū)與陰極區(qū)。在一個質子交換膜燃料電池單電池的構造中，只存在一個膜電極，膜電極兩邊分別是陽極燃料的導流板與陰極氧化劑的導流板。這些導流板既作為電流集流板，也作為膜電極兩邊的機械支撐，導流板上的導流槽又作為燃料與氧化劑進入陽極、陰極表面的通道，并作為帶走燃料電池運行過程中生成的水的通道。
為了增大整個質子交換膜燃料電池的總功率，兩個或兩個以上的單電池通常可通過直疊的方式串聯(lián)成電池組或通過平鋪的方式聯(lián)成電池組。在直疊、串聯(lián)式的電池組中，一塊極板的兩面都可以有導流槽，其中一面可以作為一個膜電極的陽極導流面，而另一面又可作為另一個相鄰膜電極的陰極導流面，這種極板叫做雙極板。一連串的單電池通過一定方式連在一起而組成一個電池組。電池組通常通過前端板、后端板及拉桿緊固在一起成為一體。
一個典型電池組通常包括(1)燃料及氧化劑氣體的導流進口和導流通道，將燃料(如氫氣、甲醇或甲醇、天然氣、汽油經重整后得到的富氫氣體)和氧化劑(主要是氧氣或空氣)均勻地分布到各個陽極、陰極面的導流槽中；(2)冷卻流體(如水)的進出口與導流通道，將冷卻流體均勻分布到各個電池組內冷卻通道中，將燃料電池內氫、氧電化學放熱反應生成的熱吸收并帶出電池組進行散熱；(3)燃料與氧化劑氣體的出口與相應的導流通道，燃料氣體與氧化劑氣體在排出時，可攜帶出燃料電池中生成的液、汽態(tài)的水。通常，將所有燃料、氧化劑、冷卻流體的進出口都開在燃料電池組的一個端板上或兩個端板上。
目前，上海神力科技有限公司生產的常壓運行的燃料電池發(fā)動機的空氣輸送裝置采用空氣鼓風機來輸送空氣，通過快速旋轉的葉輪將空氣輸送到燃料電池堆中，進行電化學反應。目前，市場上鼓風機的設計是由一個電機2來帶動風葉。電機2是采用平臥式，風機的風鼓1與電機2的旋轉軸相垂直。整個風機的安裝是以風機為底座，形成安裝架進行固定的。風機的風鼓1與地面成垂直角度。如圖1所示，1為風鼓，2為電機，3為吸風口，4為吐風口，5為固定底座。
目前，上海神力科技的常壓運行的燃料電池發(fā)動機中的空氣輸送裝置主要安裝用于以下兩類車型的發(fā)動機中。
1.燃料電池發(fā)動機轎車中，發(fā)動機的安裝方式為平鋪式。就是將整個燃料電池發(fā)動機平鋪固定在轎車底盤上。
2.燃料電池發(fā)動機城市客車中，其安裝方式也可以采取平鋪式。將空氣輸送裝置安裝在城市客車的頂上。
上述兩種車型的平鋪安裝方式由于風機的風鼓直徑比較大，沒有辦法來滿足燃料電池發(fā)動機的扁平平鋪式安裝需求。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現有技術存在的不足而提供一種設計合理、結構緊湊的一種常壓運行的燃料電池發(fā)動機空氣輸送裝置.
本發(fā)明目的可以通過一下技術方案來實現一種常壓運行的燃料電池發(fā)動機空氣輸送裝置，包括電機、風鼓，所述的電機設在風鼓的一側端面，并且該電機的旋轉軸與風鼓垂直，所述的風鼓上設有吸風口、吐風口，其特征在于，還包括至少一個安裝孔，該安裝孔設在風鼓的另一側端面，并且與風鼓呈軸向設置，或者該安裝孔設在電機的尾端，并且與電機呈軸向設置。
所述的安裝孔設置3～5個。
所述的電機為扁平式電機。
所述的吸風口、吐風口設在風鼓的電機側端面，并且該吸風口、吐風口與風鼓呈軸向設置。
所述的吸風口、吐風口設在風鼓的圓周面上，并且該吸風口、吐風口與風鼓呈徑向設置。
所述的風鼓直接作為安裝底座安裝，并且風鼓的端面與地面平行。
所述的電機直接作為安裝底座安裝，并且電機的旋轉軸與地面垂直。
與現有技術相比，本發(fā)明采用扁平式的電機與風鼓一體化的平鋪式安裝結構，可以適應不同的安裝空間，不會超出整個燃料電池發(fā)動機的整體高度。


圖1為現有技術的結構示意圖；圖2為本發(fā)明實施例1的一側面結構示意圖；圖3為本發(fā)明實施例1的另一側面結構示意圖；圖4為本發(fā)明實施例2的結構示意圖；圖5為本發(fā)明實施例3的結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
本發(fā)明在涉及鼓風機平鋪式安裝的總體框架下包括兩種技術方案1.將鼓風機的風鼓直接作為安裝底座架安裝，風鼓與地面平行，驅動電機也做成扁平式，電機的旋轉軸與地面垂直。如圖2、圖3所示1為風鼓，2’為扁平式電機，3為吸風口，4為吐風口。安裝時，按圖示鼓風機方向，直接將鼓風機臥放固定。
2.將電機直接作為安裝底座的安裝架，但是風鼓仍然與地面平行，電機軸與地面垂直。如圖4所示1為風鼓，2’為扁平式電機，3為吸風口，4為吐風口。安裝時，按圖示鼓風機方向，直接將鼓風機臥放固定，就是將方案1中的鼓風機倒立安裝。
上述兩種空氣輸送裝置的安裝方法采用的是風鼓與電機一體化、扁平式的結構，可平鋪在轎車底盤與城市客車頂上，這樣可以保證燃料電池發(fā)動機空氣輸送裝置的扁平化分布。當然，鼓風機的吸風口與吐風口，可根據實際要求進行特殊設計。如圖5所示吸風口與吐風口設計在風鼓上，3為吸風口，4為吐風口。此吸風口與吐風口經過特殊設計的鼓風機同樣可以臥放固定與倒立。
實施例1如圖2、圖3所示，一種50千瓦常壓運行的燃料電池發(fā)動機空氣輸送裝置，包括扁平式電機2’(直徑φ170mm)、風鼓1(直徑φ360mm)，所述的電機2’設在風鼓1的一側端面，并且該電機2’的旋轉軸與風鼓1垂直，整個空氣輸送裝置扁平化高度為280mm，所述的風鼓1上設有吸風口3、吐風口4，該吸風口3、吐風口4設在風鼓1的電機側端面，并且該吸風口3、吐風口4與風鼓1呈軸向設置；還包括三個均勻排列的安裝孔6，該安裝孔6設在風鼓1的另一側端面，并且與風鼓1呈軸向設置；所述的風鼓1直接作為安裝底座安裝，并且風鼓1的端面與地面平行。
實施例2如圖4所示，一種常壓運行的50千瓦燃料電池發(fā)動機空氣輸送裝置，包括扁平式電機2(直徑φ170mm)、風鼓1(直徑φ360mm)，所述的電機2’設在風鼓1的一側端面，并且該電機2’的旋轉軸與風鼓1垂直，整個空氣輸送裝置扁平化高度為280mm，所述的風鼓1上設有吸風口3、吐風口4，該吸風口3、吐風口4設在風鼓1的電機側端面，并且該吸風口3、吐風口4與風鼓1呈軸向設置；還包括五個均勻排列的安裝孔6，該安裝孔6設在電機2’的尾端，并且與電機2’呈軸向設置；所述的電機2’直接作為安裝底座安裝，并且電機的旋轉軸與地面垂直。
實施例3如圖5所示，一種50千瓦常壓運行的燃料電池發(fā)動機空氣輸送裝置，該裝置的吸風口3、吐風口4設在風鼓1的圓周面上，并且該吸風口3、吐風口4與風鼓1呈徑向設置；其余結構與實施例1相同。
權利要求
1.一種常壓運行的燃料電池發(fā)動機空氣輸送裝置，包括電機、風鼓，所述的電機設在風鼓的一側端面，并且該電機的旋轉軸與風鼓垂直，所述的風鼓上設有吸風口、吐風口，其特征在于，還包括至少一個安裝孔，該安裝孔設在風鼓的另一側端面，并且與風鼓呈軸向設置，或者該安裝孔設在電機的尾端，并且與電機呈軸向設置。
2.根據權利要求1所述的一種常壓運行的燃料電池發(fā)動機空氣輸送裝置，其特征在于，所述的安裝孔設置3～5個。
3.根據權利要求1所述的一種常壓運行的燃料電池發(fā)動機空氣輸送裝置，其特征在于，所述的電機為扁平式電機。
4.根據權利要求1或3所述的一種常壓運行的燃料電池發(fā)動機空氣輸送裝置，其特征在于，所述的吸風口、吐風口設在風鼓的電機側端面，并且該吸風口、吐風口與風鼓呈軸向設置。
5.根據權利要求1或3所述的一種常壓運行的燃料電池發(fā)動機空氣輸送裝置，其特征在于，所述的吸風口、吐風口設在風鼓的圓周面上，并且該吸風口、吐風口與風鼓呈徑向設置。
6.根據權利要求1所述的一種常壓運行的燃料電池發(fā)動機空氣輸送裝置，其特征在于，所述的風鼓直接作為安裝底座安裝，并且風鼓的端面與地面平行。
7.根據權利要求1所述的一種常壓運行的燃料電池發(fā)動機空氣輸送裝置，其特征在于，所述的電機直接作為安裝底座安裝，并且電機的旋轉軸與地面垂直。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種常壓運行的燃料電池發(fā)動機空氣輸送裝置，包括電機、風鼓，所述的電機設在風鼓的一側端面，并且該電機的旋轉軸與風鼓垂直，所述的風鼓上設有吸風口、吐風口，還包括至少一個安裝孔，該安裝孔設在風鼓的另一側端面，并且與風鼓呈軸向設置，或者該安裝孔設在電機的尾端，并且與電機呈軸向設置。與現有技術相比，本發(fā)明采用扁平式的電機與風鼓一體化的平鋪式安裝結構，可以適應不同的安裝空間，具有設計合理、結構緊湊等特點。
文檔編號H01M8/04GK1988234SQ200510111648
公開日2007年6月27日 申請日期2005年12月19日 優(yōu)先權日2005年12月19日
發(fā)明者夏建偉, 章波, 胡里清 申請人:上海神力科技有限公司