專(zhuān)利名稱(chēng)：用于燃料電池堆的歧管塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于燃料電池堆的歧管塊。更特別地，涉及一種用于燃料電池堆的歧管塊，其能夠確保設(shè)置在歧管塊的內(nèi)部通道內(nèi)的冷卻水通道的良好的電絕緣性，該冷卻水通道具有以一定角度彎曲的直線形狀。
背景技術(shù)：
燃料電池是一種通過(guò)在堆中的電化學(xué)反應(yīng)將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，而非通過(guò)燃燒將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的電力產(chǎn)生裝置。在各種類(lèi)型的燃料電池當(dāng)中，具有高能量密度的聚合物電解質(zhì)膜燃料電池(PEMFC，也被稱(chēng)為質(zhì)子交換膜燃料電池)作為用于驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的供電電源而被廣泛研究。 聚合物電解質(zhì)膜燃料電池包括膜電極組件(MEA)，其由以下部件形成(a)氫離子運(yùn)動(dòng)穿過(guò)的固體聚合物電解質(zhì)膜，(b)在其中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的催化劑電極層，其附著于固體聚合物電解質(zhì)膜的兩面，(C)氣體擴(kuò)散層，其均勻地分布反應(yīng)氣體并用于傳輸所產(chǎn)生的電能，其設(shè)置在各催化劑電極層的外側(cè)，以及(e)襯墊和連接構(gòu)件，用于保持適當(dāng)?shù)膲毫Σ⒂糜诒３謿饷苄裕苑乐狗磻?yīng)氣體和冷卻水的泄漏。在氣體擴(kuò)散層的外側(cè)進(jìn)一步堆疊允許反應(yīng)氣體和冷卻水沿反應(yīng)通道移動(dòng)的雙極板，以形成單元燃料電池。隨后通過(guò)堆疊多個(gè)這樣的單元電池制造具有期望的功率輸出的燃料電池堆。此外，將歧管塊裝配在燃料電池堆中。歧管塊是一種通道構(gòu)件，其允許氣體和冷卻水在反應(yīng)前和反應(yīng)后流進(jìn)和流出燃料電池，且形成燃料電池堆的入口通道和出口通道。歧管塊具有允許氣體和冷卻水通過(guò)的長(zhǎng)且復(fù)雜的內(nèi)部通道。當(dāng)多個(gè)堆模塊安裝在燃料電池車(chē)輛中時(shí)，連接于堆模塊的外側(cè)的歧管塊用于對(duì)各個(gè)堆模塊均勻地供應(yīng)反應(yīng)氣體(空氣和氫氣)和冷卻水。為了制造這樣的歧管塊，提供了一種方法，其中使用鋁鑄造工藝形成塊形狀，接著用絕緣物涂覆冷卻水通道。圖I是示出具有冷卻水通道11并連接于堆模塊的典型的歧管塊沿冷卻水通道11截取的截面圖。如圖I中所示，端板31連接于堆模塊30的最外側(cè)，在堆模塊中堆疊有例如膜電極組件、氣體擴(kuò)散層、雙極板和襯墊的單元電池。歧管塊10連接于端板31的外側(cè)，且兩者之間設(shè)置有襯墊32。用于接收冷卻水的接口部件14連接于歧管塊10的一側(cè)。供應(yīng)至接口部件14的冷卻水經(jīng)過(guò)歧管塊中的冷卻水通道11，然后被供應(yīng)至堆模塊30。來(lái)自堆模塊30的冷卻水隨后經(jīng)由另外的接口部件(未示出)排出至外部。特別地，來(lái)自堆模塊30的冷卻水經(jīng)過(guò)另外的冷卻通道(未示出)和用于從堆模塊30排出冷卻水的另外的接口部件。接口部件14和另外的接口部件可由例如塑料等適當(dāng)?shù)慕^緣材料形成。如所示出的，冷卻水通道11在歧管塊10中以一定的角度彎曲且具有直線形狀。在燃料電池堆運(yùn)行期間，冷卻水通道11總是充滿冷卻水。
因此，當(dāng)在歧管塊10的冷卻水通道11中包含冷卻水時(shí),在堆模塊30中產(chǎn)生的高壓電會(huì)通過(guò)冷卻水泄漏出去。這樣的漏電可引起對(duì)使用者或工人的電擊。相應(yīng)地，為了防止漏電，在歧管塊10的整個(gè)冷卻水通道11上設(shè)置絕緣涂層(例如，陶瓷涂層、環(huán)氧涂層和聚四氟乙烯涂層)。然而，雖然圖I中所示的歧管塊10由于冷卻水通道的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)和足夠的尺寸可減小差壓所以是有益的，但是其也表現(xiàn)出涂覆上的局限性。特別地，歧管塊10具有的局限性在于，在絕緣涂覆處理期間根據(jù)工作條件發(fā)生涂層質(zhì)量的顯著偏差，并且由于涂層結(jié)塊使表面粗糙度增加。而且，盡管絕緣性能起初可滿足要求，然而隨著時(shí)間的推移，涂層的退化不斷發(fā)展且絕緣涂層逐漸減少。此外，隨著絕緣涂層的退化發(fā)生電腐蝕。在此背景技術(shù)部分中公開(kāi)的上述信息只是為了加強(qiáng)對(duì)本發(fā)明背景的理解，因此其可能包含不構(gòu)成本國(guó)內(nèi)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于燃料電池堆的歧管塊，其能夠確保冷卻水通道的良好的電絕緣性，而不需要絕緣涂覆。一方面，本發(fā)明提供一種用于燃料電池堆的歧管塊。該歧管塊連接于燃料電池堆模塊并具有氣體通道和冷卻水通道，且包括絕緣構(gòu)件，設(shè)置在冷卻水通道內(nèi)且接觸冷卻水通道的內(nèi)表面，該絕緣構(gòu)件具有管狀形狀且提供冷卻水通道的電絕緣；和絕緣罩，設(shè)置在冷卻水通道內(nèi)且接觸絕緣構(gòu)件的內(nèi)表面，該絕緣罩構(gòu)造成固定并保護(hù)絕緣構(gòu)件。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，絕緣罩在嵌入冷卻水通道內(nèi)的通道嵌入部可具有多部分結(jié)構(gòu)(即絕緣罩可由多個(gè)，例如兩個(gè)部分形成，其結(jié)合或連接在一起形成絕緣罩)，并且分離的絕緣罩可在冷卻水通道的(相反的)兩側(cè)分別嵌入到絕緣構(gòu)件內(nèi)。在另一示例性實(shí)施例中，當(dāng)分離的絕緣罩完全嵌入冷卻水通道中時(shí)，兩個(gè)分離的絕緣罩的通道嵌入部可彼此連接。在又一示例性實(shí)施例中，歧管塊還可包括形成在絕緣構(gòu)件的兩個(gè)端部以圍繞冷卻水通道的整個(gè)外緣的凸緣(例如凸緣21b，22);和形成在絕緣罩的端部以接觸絕緣構(gòu)件的凸緣的凸緣。此處，絕緣罩的凸緣和絕緣構(gòu)件的凸緣可緊密設(shè)置在歧管塊與堆模塊之間，同時(shí)彼此連接。在再一示例性實(shí)施例中，絕緣罩的凸緣可具有用于在堆模塊與歧管塊之間嵌入密封墊的槽。在另一示例性實(shí)施例中，絕緣罩的凸緣可具有密封突起，其可擠壓在絕緣構(gòu)件的凸緣上以保持凸緣之間的氣密性。在又一示例性實(shí)施例中，絕緣構(gòu)件的凸緣可具有密封突起，其可擠壓在絕緣罩的凸緣上以保持凸緣之間的氣密性。在再一示例性實(shí)施例中，密封突起可形成為沿著設(shè)置在絕緣罩的凸緣與堆模塊之間的密封墊的線縱向突出。在另一示例性實(shí)施例中，絕緣罩還可包括嵌入歧管塊的氣體通道內(nèi)以覆蓋氣體通道的內(nèi)表面的通道嵌入部。
在又一示例性實(shí)施例中，絕緣罩可包括可整體形成并覆蓋用螺栓連接歧管塊的連接部的螺栓罩。此外，當(dāng)在螺栓罩疊蓋歧管塊的連接部的狀態(tài)下旋緊螺栓時(shí)，螺栓罩可用作螺栓與歧管塊之間的絕緣體。本發(fā)明的其它方面和示例性實(shí)施例將在下面進(jìn)行論述。


現(xiàn)在將參照附圖中示出的某些示例性實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的上述和其它特征，附圖在下文中僅以例示的方式給出，因此并不對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，并且其中圖I是示出典型的連接于堆模塊的歧管塊的沿冷卻水通道截取的截面圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的連接于堆模塊的歧管塊的沿冷卻水通道截取 的截面圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的歧管塊中的絕緣構(gòu)件和絕緣罩的透視圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的組裝的兩個(gè)絕緣罩的透視圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的組裝的絕緣構(gòu)件和兩個(gè)絕緣罩的透視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的絕緣罩的背面的透視圖，其示出形成在絕緣罩的凸緣中的密封突起；并且圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的歧管塊的截面圖，其示出設(shè)置在歧管塊的空氣通道和氫氣通道中的絕緣罩。在圖中給出的附圖標(biāo)記包括對(duì)以下進(jìn)一步論述的下列元件的參照；10 :歧管塊11 :冷卻水通道12 :空氣通道13 :氫氣通道14:接口部件21 :絕緣構(gòu)件21a:環(huán)21b:凸緣22:凸緣23:絕緣罩23a，23b，23c，23d :通道嵌入部24:凸緣25 :槽26 :密封突起27 :螺栓罩30 :堆模塊31 :端板32 :墊圈應(yīng)該理解的是，附圖不一定按照比例繪制，而是呈現(xiàn)出說(shuō)明本發(fā)明的基本原理的各種優(yōu)選特征的某種程度的簡(jiǎn)化表現(xiàn)形式。文中所公開(kāi)的包括例如具體尺寸、方向、位置和形狀的本發(fā)明的具體設(shè)計(jì)特征，將部分通過(guò)特定目的的應(yīng)用和使用環(huán)境來(lái)決定。在圖中，貫穿附圖的多幅圖中相同的附圖標(biāo)記表示本發(fā)明的相同或等價(jià)的部分。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的各種實(shí)施例，其實(shí)例在附圖中示出并在以下予以說(shuō)明。雖然將結(jié)合示例性實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明，但是將會(huì)理解的是，本說(shuō)明并非意在將本發(fā)明限制于這些示例性實(shí)施例。相反，本發(fā)明的意圖在于不僅涵蓋這些示例性實(shí)施例，而且涵蓋可包括在由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種替代方式、改型、等價(jià)方式和其它實(shí)施例。應(yīng)該理解的是，本文所使用的詞語(yǔ)“車(chē)輛”或“車(chē)輛的”或者其它相似詞語(yǔ)包括通常的機(jī)動(dòng)車(chē)輛，例如包括運(yùn)動(dòng)型多功能車(chē)(SUV)、公共汽車(chē)、卡車(chē)、各種商用車(chē)輛在內(nèi)的客運(yùn)車(chē)輛，包括各種艇和船在內(nèi)的水運(yùn)工具、以及飛行器，等等，并且包括混合動(dòng)力車(chē)、電動(dòng)車(chē)、插電式混合電動(dòng)車(chē)、氫動(dòng)力車(chē)和其它代用燃料車(chē)輛(例如，從石油以外的資源取得的燃料)。如本文所提及的，混合動(dòng)力車(chē)是具有兩種或更多種動(dòng)力源的車(chē)輛，例如同時(shí)具有汽油動(dòng)力和電動(dòng)力的車(chē)輛。以下將論述本發(fā)明的上述和其它特征。本發(fā)明涉及一種用于燃料電池堆的歧管塊，其構(gòu)造成確保內(nèi)部冷卻水通道的優(yōu)良的電絕緣性，該冷卻水通道具有以一定角度彎曲的直線形狀。特別地，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的歧管塊中，可不使用絕緣涂層而確保優(yōu)良的絕緣性和絕緣耐久性，且可有效地防止電腐蝕。具體地，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，具有與冷卻水 通道的形狀相應(yīng)形狀的絕緣構(gòu)件嵌入冷卻水通道內(nèi)。絕緣構(gòu)件可由為冷卻水通道提供期望的絕緣性和絕緣耐久性的任何適當(dāng)?shù)慕^緣材料(如橡膠材料)形成。絕緣構(gòu)件隨后可固定就位且用絕緣罩保護(hù)，絕緣罩在一些實(shí)施例中可包括兩部分構(gòu)成的塑料絕緣罩，該兩部分在冷卻水通道的(相反)兩側(cè)嵌入絕緣構(gòu)件中。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的連接于堆模塊30的歧管塊10的截面圖，該視圖是沿著冷卻水通道11截取的。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可嵌入歧管塊10中的絕緣構(gòu)件21和絕緣罩23(示作兩部分結(jié)構(gòu))的分解透視圖。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的組裝的絕緣罩23的兩部分的透視圖。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的組裝的絕緣構(gòu)件21和絕緣罩23的兩部分的透視圖。而且，圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的絕緣罩23的背面的透視圖，其示出形成在絕緣罩23的凸緣24中的密封突起26。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的歧管塊可通過(guò)使用金屬鑄造工藝，例如鋁鑄造工藝而制造，且可連接于燃料電池堆以將反應(yīng)氣體和冷卻水供應(yīng)給燃料電池堆。如果多個(gè)堆模塊(例如豎直設(shè)置的堆模塊)安裝在燃料電池車(chē)輛內(nèi)，則歧管塊10可連接于堆模塊30的外側(cè)，且可用于向各堆模塊均勻地供應(yīng)反應(yīng)氣體(空氣和氫氣)和冷卻水。如圖2中所示，接口部件14可連接于歧管塊10的一側(cè)。接口部件14可由任何適當(dāng)?shù)慕^緣材料形成，例如聚合物絕緣材料。接口部件被構(gòu)造成接收冷卻水并與冷卻水通道
11連接。供應(yīng)至接口部件14的冷卻水可通過(guò)在歧管塊10中的冷卻水通道11，然后供應(yīng)至堆模塊30。來(lái)自堆模塊30的冷卻水然后可經(jīng)過(guò)另外的接口部件(未示出)排出至外部。在本發(fā)明的實(shí)施例中，冷卻水通道11處于歧管塊10的內(nèi)部通道內(nèi)，且具有管狀形狀。特別地，如圖2中所示，冷卻水通道11可具有基本矩形段和相對(duì)于該基本矩形段以一定角度傾斜彎曲的直線形段。在這種結(jié)構(gòu)中，當(dāng)冷卻水通道11未絕緣時(shí)，在堆模塊30中產(chǎn)生的高壓電可憑借冷卻水通過(guò)歧管塊10泄漏到車(chē)輛底盤(pán)外，且可引起對(duì)操作者或工人的電氣損害。相應(yīng)地，接觸冷卻水的冷卻水通道11的內(nèi)表面應(yīng)該電絕緣。因此，根據(jù)本發(fā)明，用于提供絕緣的具有與冷卻水通道11的內(nèi)表面相應(yīng)的形狀(例如具有管狀形狀)的預(yù)成型絕緣構(gòu)件21可嵌入歧管塊10的冷卻水通道11內(nèi)。此外，用于固定和保護(hù)絕緣構(gòu)件21的絕緣罩23可在冷卻水通道11的(相反)兩側(cè)嵌入絕緣構(gòu)件21內(nèi)。絕緣罩23可由例如塑料等任何適當(dāng)?shù)牟牧闲纬?。因?例如可預(yù)先形成具有與冷卻水通道11的形狀相應(yīng)形狀的絕緣構(gòu)件21,然后可將其嵌入冷卻水通道11內(nèi)以提供絕緣。絕緣構(gòu)件21可由任何適當(dāng)?shù)慕^緣材料形成，以提供期望的絕緣性能。根據(jù)一些實(shí)施例，絕緣構(gòu)件21由例如氟橡膠、硅橡膠和三元乙丙橡膠(EPDM)的絕緣橡膠材料形成。這種材料可被適當(dāng)?shù)匦纬蔀榕c冷卻水通道11的內(nèi)表面形狀相應(yīng)的形狀，使得絕緣構(gòu)件21可嵌入歧管塊10的冷卻水通道11內(nèi)，以便與冷卻水通道11的內(nèi)表面接觸。因此，根據(jù)本發(fā)明，可通過(guò)預(yù)成型絕緣構(gòu)件21并將其嵌入冷卻水通道11內(nèi)，而非通過(guò)在歧管塊10上的常規(guī)的絕緣涂覆工藝，來(lái)確保冷卻水通道11的絕緣性。
如上所述，絕緣構(gòu)件21可具有與歧管塊10的冷卻水通道11的形狀相應(yīng)的形狀，以便接觸冷卻水通道11的內(nèi)表面。根據(jù)一些實(shí)施例，可在絕緣構(gòu)件21的兩端形成凸緣21b、22。在一些實(shí)施例中，凸緣21b、22可具有匹配或相應(yīng)于堆模塊30(端板)的端面和接口部件14的端面的結(jié)構(gòu)。形成在絕緣構(gòu)件21的兩端的凸緣21b、22還可匹配冷卻水通道11的形狀，以圍繞歧管塊10的冷卻水通道11的整個(gè)外緣。如所示出的，凸緣21b、22可緊密設(shè)置在歧管塊10的端面與端板31的端面之間，以及歧管塊10的端面與接口部件14的端面之間，同時(shí)接觸絕緣罩23的凸緣24。絕緣構(gòu)件21可強(qiáng)行嵌入歧管塊10的冷卻水通道11的一側(cè)的端部。根據(jù)一些實(shí)施例，絕緣構(gòu)件21在朝向接口部件14的方向上嵌入靠近堆模塊30的冷卻水通道11的端部。在這種情況下，為了使絕緣構(gòu)件21進(jìn)入到冷卻水通道11的彎曲部分，可在絕緣構(gòu)件21的一端形成環(huán)21a等部件。絕緣構(gòu)件21可嵌入在堆模塊30處的冷卻水通道11中，然后可使用環(huán)21a朝向接口部件14牽拉絕緣構(gòu)件21。嵌入的絕緣構(gòu)件21可用于為冷卻水通道11提供絕緣。根據(jù)一些實(shí)施例，絕緣構(gòu)件21具有的厚度被限制到不會(huì)不期望地減小冷卻水通道11的橫截面積的程度，因此，由于冷卻水的流動(dòng)，絕緣構(gòu)件21可能會(huì)與冷卻水通道11的內(nèi)表面分離。相應(yīng)地，由例如塑料的適當(dāng)材料形成的絕緣罩23可進(jìn)一步嵌入冷卻水通道11內(nèi)以將絕緣構(gòu)件21固定就位。具體地，可嵌入絕緣罩23以便固定并保護(hù)絕緣構(gòu)件21。如圖3中所示，絕緣罩23可具有嵌入冷卻水通道11內(nèi)且接觸絕緣構(gòu)件21的內(nèi)表面的通道嵌入部23a和23b。如圖2至5中所示，可在冷卻水通道11的(相反的)兩端分別設(shè)置并嵌入通道嵌入部23a和23b?？赏ㄟ^(guò)例如注塑成型的任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄖ圃旖^緣罩23?？紤]到注射結(jié)構(gòu)和冷卻水的流動(dòng)方向，可根據(jù)絕緣罩23來(lái)確定通道嵌入部23a和23b的分離部分(邊界點(diǎn))。在這種情況下，例如，絕緣罩23可被制造成具有一種形狀，其中當(dāng)絕緣罩23的兩個(gè)通道嵌入部23a和23b分別完全嵌入歧管塊10的冷卻水通道11內(nèi)時(shí)，通道嵌入部23a和23b的分尚部分彼此接觸。如圖2至5中所示，凸緣24可形成在絕緣罩23的端部，且可直接連接于堆模塊30的端板31。如所示出的，絕緣罩23的凸緣24可以是接觸絕緣構(gòu)件21的凸緣22的部分。當(dāng)裝配時(shí)，絕緣構(gòu)件21的凸緣22和絕緣罩23的凸緣24可形成緊密設(shè)置在端板31與歧管塊10之間的部分。如圖2中所示，除了固定和保護(hù)絕緣構(gòu)件21以外，絕緣罩23還可與絕緣構(gòu)件21一起用于確保組件之間的氣密性。如圖2和3中所示，可在絕緣罩23的凸緣24內(nèi)形成槽25，用以在堆模塊30的端板31與絕緣罩23的凸緣24之間設(shè)置密封墊32。歧管塊10的絕緣罩23可直接連接于堆模塊30的端板31，同時(shí)墊圈32設(shè)置在歧管塊10的絕緣罩23的槽25內(nèi)。在現(xiàn)有技術(shù)中，用于嵌入墊圈的槽形成在通過(guò)鑄造工藝制造的歧管塊的接觸面中。墊圈嵌入槽中，然后歧管塊和端板直接連接。然而，由于鑄造工藝的特點(diǎn)，難以形成具有均勻?qū)挾鹊膲|圈槽。而且，由于槽的不規(guī)則寬度(由于制造公差，寬度偏差為大約Imm至大約3mm)，難以確保絕緣涂層的質(zhì)量。 而且，由于在涂覆絕緣涂層后電荷集中在槽的邊緣部分，因此形成了弱電部分。相應(yīng)地，在本實(shí)施例中，可通過(guò)在由塑料材料形成的絕緣罩23內(nèi)形成用于嵌入墊圈的槽25而克服上述限制。具體地，密封突起26可形成在絕緣罩23的凸緣24上，且可擠壓在絕緣構(gòu)件21的凸緣22上。密封突起26可保持凸緣22與24之間的氣密性。密封突起26可形成為沿著設(shè)置在堆模塊30的端板31與絕緣罩23之間的墊圈32的線(即形成在背面且墊圈32嵌入其中的槽的線)縱向突出。因此，由于密封突起26形成為沿著墊圈32的線突出，所以當(dāng)設(shè)置在堆模塊30與絕緣罩23之間的墊圈32擠壓絕緣罩23的凸緣24時(shí)，凸緣24的密封突起26可擠壓絕緣構(gòu)件21的凸緣22。相應(yīng)地，可獲得良好的氣密性能。根據(jù)一些實(shí)施例，取代絕緣罩23的凸緣24，密封突起可形成在絕緣構(gòu)件21的凸緣22上。在這種情況下，密封突起可擠壓絕緣罩23的凸緣24，并且也可形成為沿著墊圈32的線縱向突出。根據(jù)一些實(shí)施例，還可在絕緣罩23的一側(cè)整體形成螺栓罩27。螺栓罩27可覆蓋用于螺栓連接歧管塊10的連接部。通過(guò)將螺栓罩27疊置在歧管塊10的連接部上然后旋緊螺栓，螺栓罩27可用作螺栓與歧管塊10之間的絕緣體。圖7是沿圖2中的線A-A截取的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的歧管塊10的截面圖。在圖7中，絕緣罩23被示為嵌入到歧管塊10的空氣通道12和氫氣通道13中。由于除冷卻水通道11夕卜，還形成通道12和13以供應(yīng)空氣和氫氣反應(yīng)氣體，因此還可將用于固定和保護(hù)絕緣構(gòu)件21的絕緣罩23的通道嵌入部23c和23d嵌入到空氣通道12和氫氣通道13內(nèi)，以接觸這些通道12和13的內(nèi)表面。通過(guò)在堆模塊30中的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生水以及電。所產(chǎn)生的水可通過(guò)歧管塊10的空氣通道12和氫氣通道13排出至外部。所產(chǎn)生的水在沿著空氣通道12和氫氣通道13排出的同時(shí)，可形成堆模塊30與歧管塊10之間的電通道，盡管與由冷卻水引起的泄漏電流相比是暫時(shí)的和輕微的，其也可引起對(duì)使用者或工人的電氣損傷。相應(yīng)地,如圖7中所示,用于固定和保護(hù)絕緣構(gòu)件21的絕緣罩23可嵌入反應(yīng)氣體的通道(空氣通道12和氫氣通道13)內(nèi)，且形成分別覆蓋通道12和13的內(nèi)表面的通道嵌入部23c和23d，并可使通道12和13被通道嵌入部23c和23d覆蓋的部分電絕緣。根據(jù)本發(fā)明的用于燃料電池堆的歧管塊，通過(guò)將預(yù)成型的絕緣構(gòu)件嵌入冷卻水通道內(nèi)，不進(jìn)行絕緣涂覆即可保證良好的絕緣性和絕緣耐久性，并可防止電腐蝕。絕緣構(gòu)件由任何適當(dāng)?shù)慕^緣材料(如橡膠)形成，且成形為相應(yīng)于冷卻水通道的形狀。例如通過(guò)在冷卻水通道的(相反的)兩側(cè)嵌入兩部分構(gòu)成的塑料(或其它適當(dāng)材料的)絕緣罩，還可將用于固定和保護(hù)絕緣構(gòu)件的絕緣罩嵌入絕緣構(gòu)件中。已參照其示例性實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解的是，可在這些實(shí)施例中做出改變而不脫離本發(fā)明的原理和精神，本發(fā)明的范圍限定在所附權(quán)利要求及其等價(jià)形式中。·
權(quán)利要求
1.一種用于燃料電池堆的歧管塊，其連接于燃料電池堆模塊，且包括 氣體通道和冷卻水通道； 嵌入所述冷卻水通道中并接觸所述冷卻水通道的內(nèi)表面的絕緣構(gòu)件，所述絕緣構(gòu)件具有預(yù)成型的管狀形狀，并被構(gòu)造成使所述冷卻水通道電絕緣；以及 嵌入所述冷卻水通道中并接觸所述絕緣構(gòu)件的內(nèi)表面的絕緣罩，所述絕緣罩被構(gòu)造成固定并保護(hù)所述絕緣構(gòu)件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的歧管塊，其中所述絕緣罩在嵌入所述冷卻水通道中的通道嵌入部具有兩部分的結(jié)構(gòu)，并且其中所述絕緣罩的每一部分在所述冷卻水通道的相反的兩側(cè)嵌入所述絕緣構(gòu)件中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的歧管塊，其中當(dāng)所述兩個(gè)絕緣罩部分完全嵌入所述冷卻水通道中時(shí)，所述兩個(gè)絕緣罩部分的所述通道嵌入部彼此連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的歧管塊，還包括 在所述絕緣構(gòu)件的兩個(gè)端部被構(gòu)造成圍繞所述冷卻水通道的外緣的凸緣；和 在所述絕緣罩的端部被構(gòu)造成接觸所述絕緣構(gòu)件的所述凸緣的凸緣， 其中所述絕緣罩的凸緣和所述絕緣構(gòu)件的凸緣被緊密設(shè)置在所述歧管塊與所述堆模塊之間，同時(shí)彼此連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的歧管塊，其中所述絕緣罩的凸緣具有用于在所述堆模塊與所述歧管塊之間嵌入密封墊的槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的歧管塊，其中所述絕緣罩的凸緣具有擠壓在所述絕緣構(gòu)件的凸緣上以保持凸緣之間的氣密性的密封突起。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的歧管塊，其中所述絕緣構(gòu)件的凸緣具有擠壓在所述絕緣罩的凸緣上以保持凸緣之間的氣密性的密封突起。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的歧管塊，其中所述密封突起被形成為沿著設(shè)置在所述絕緣罩的凸緣與所述堆模塊之間的所述密封墊的線縱向突出。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的歧管塊，其中所述密封突起被形成為沿著設(shè)置在所述絕緣罩的凸緣與所述堆模塊之間的所述密封墊的線縱向突出。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的歧管塊，其中所述絕緣罩還包括嵌入所述歧管塊的氣體通道中以覆蓋所述氣體通道的內(nèi)表面的通道嵌入部。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的歧管塊，其中所述絕緣罩包括螺栓罩，其整體形成并覆蓋用螺栓連接所述歧管塊的連接部，其中當(dāng)在所述螺栓罩疊蓋所述歧管塊的連接部的狀態(tài)下旋緊所述螺栓時(shí)，所述螺栓罩用作所述螺栓與所述歧管塊之間的絕緣體。
12.一種使用于燃料電池堆的歧管塊的冷卻通道絕緣的方法，包括 形成具有與所述冷卻通道的形狀相應(yīng)的形狀的管狀絕緣構(gòu)件； 將所述絕緣構(gòu)件強(qiáng)行嵌入所述冷卻水通道中，使得所述絕緣構(gòu)件的外表面與所述冷卻水通道的內(nèi)表面接觸； 將絕緣罩嵌入所述冷卻水通道中，使得所述絕緣罩接觸所述絕緣構(gòu)件的內(nèi)表面，所述絕緣罩被嵌入成固定并保護(hù)所述絕緣構(gòu)件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于燃料電池堆的歧管塊，其連接于燃料電池堆模塊，并具有氣體通道和冷卻水通道。歧管塊包括絕緣構(gòu)件和絕緣罩。絕緣構(gòu)件嵌入冷卻水通道內(nèi)并接觸冷卻水通道的內(nèi)表面。絕緣構(gòu)件具有管狀形狀并使冷卻水通道的內(nèi)表面電絕緣。絕緣罩嵌入冷卻水通道內(nèi)并接觸絕緣構(gòu)件的內(nèi)表面。絕緣罩固定并保護(hù)絕緣構(gòu)件。
文檔編號(hào)H01M8/04GK102881926SQ201110463060
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月12日
發(fā)明者金悳煥, 琴榮范, 金世勛, 柳丁漢 申請(qǐng)人:現(xiàn)代自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社, 起亞自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社