本發(fā)明涉及一種用于燃料電池的控壓設(shè)備，屬于燃料電池的配套設(shè)備領(lǐng)域，具體為新能源汽車領(lǐng)域使用的燃料電池提供輔助均壓的設(shè)備。

背景技術(shù)：

燃料電池用途廣泛，既可應(yīng)用于軍事、空間、發(fā)電廠領(lǐng)域，也可應(yīng)用于機(jī)動(dòng)車、移動(dòng)設(shè)備、居民家庭等領(lǐng)域。早期燃料電池發(fā)展焦點(diǎn)集中在軍事空間等專業(yè)應(yīng)用以及千瓦級(jí)以上分散式發(fā)電上。電動(dòng)車領(lǐng)域成為燃料電池應(yīng)用的主要方向，市場(chǎng)已有多種采用燃料電池發(fā)電的自動(dòng)車出現(xiàn)。另外，透過小型化的技術(shù)將燃料電池運(yùn)用于一般消費(fèi)型電子產(chǎn)品也是應(yīng)用發(fā)展方向之一，在技術(shù)的進(jìn)步下，未來(lái)小型化的燃料電池將可用以取代現(xiàn)有的鋰電池或鎳氫電池等高價(jià)值產(chǎn)品，作為用于筆記本電腦、無(wú)線電電話、錄像機(jī)、照相機(jī)等攜帶型電子產(chǎn)品的電源。由于燃料電池內(nèi)的氫氣和氧氣必須充分加濕并進(jìn)行保壓，若壓力不夠或者濕度不夠，容易造成燃料浪費(fèi)會(huì)燃燒不從分的情況，影響電池的使用和輸出功率。

在現(xiàn)有的氫燃料電池使用時(shí)，往往需要對(duì)進(jìn)入燃料電池的氣壓，溫度，濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而保證燃?xì)饽軌蚴褂?，由于進(jìn)入燃料電池中的氣壓經(jīng)過較長(zhǎng)一段控制和配比，造成氣壓的波動(dòng)加大，容易在電池的兩極之間形成壓差，造成電池的損害，因此燃料電池的使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對(duì)上述存在的問題，提供一種用于燃料電池的控壓設(shè)備,利用可活動(dòng)的活塞，實(shí)時(shí)調(diào)整燃料電池兩側(cè)的氣壓差，避免燃料電池兩側(cè)的氣壓差對(duì)電池的影響，同時(shí)，通過調(diào)壓腔的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)燃?xì)馇缓涂諝馇粌?nèi)氣體的調(diào)壓，從而保證供氣源發(fā)生氣壓波動(dòng)時(shí)，燃料電池內(nèi)任然能夠保壓和均壓，保證燃料電池內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的穩(wěn)定性和供電穩(wěn)定性。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明公開了一種用于燃料電池的控壓設(shè)備，包括管狀的殼體，可體內(nèi)設(shè)有第一隔離部和第二隔離部，殼體內(nèi)分為燃?xì)馇?、空氣腔、調(diào)壓腔，燃?xì)馇慌c調(diào)壓腔通過活動(dòng)的第一隔離部密封隔離，空氣腔與調(diào)壓腔通過活動(dòng)的第二隔離部密封隔離；燃?xì)馇挥糜谶B通燃?xì)庠?，空氣腔用于連通空氣源，調(diào)壓腔用于連通充放氣裝置。該結(jié)構(gòu)通過第一隔離部和第二隔離部可在壓差下活動(dòng)的原理，使燃?xì)馇缓涂諝馇恢g的壓差能夠?qū)崟r(shí)均衡，此外，通過調(diào)壓腔，使燃?xì)馇缓涂諝馇粌?nèi)的氣壓能夠?qū)崟r(shí)的調(diào)節(jié)至需要的氣壓范圍內(nèi)，將其連接到燃料電池的兩側(cè)，從而實(shí)現(xiàn)燃料電池內(nèi)的保壓和均壓。

進(jìn)一步，第一隔離部和第二隔離部均為彈性膜，第一隔離部與第二隔離部分別與殼體的內(nèi)側(cè)壁固定連接。該結(jié)構(gòu)通過彈性膜的設(shè)計(jì)，提高隔離部的密封性，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，方便于壓力的快速均衡。

進(jìn)一步，彈性膜呈波紋狀，第一隔離部可壓縮燃?xì)馇换蛘{(diào)壓腔，第二隔離部可壓縮調(diào)壓腔或空氣腔，燃?xì)馇坏膫?cè)壁上設(shè)有燃?xì)膺M(jìn)出口，空氣腔的側(cè)壁上設(shè)有空氣進(jìn)出口，調(diào)壓腔的側(cè)壁上設(shè)有通氣口。進(jìn)而提高裝置的可用性和通用性，并且能夠降低均壓裝置的成本，其波紋狀的結(jié)構(gòu)能夠增大彈性膜的彈性和可移動(dòng)范圍，提高壓差之間的可控性，降低彈性膜的彈性對(duì)氣壓均衡的影響。

進(jìn)一步，彈性膜呈環(huán)形，且其外側(cè)鑲嵌有鋼圈；彈性膜沿厚度方向分為塑料薄膜層、硅膠層、編織層、橡膠層、及絨毛層；使用時(shí)絨毛層面向燃?xì)馇换蚩諝馇徊⒂糜谖湛諝饣蛉細(xì)獾木植坎▌?dòng)。該結(jié)構(gòu)的彈性膜利用鋼圈穩(wěn)定其結(jié)構(gòu)，其薄膜層能夠有效防止氣體滲透，從而保護(hù)彈性膜，硅膠層能夠提高彈性和密封性，增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和還原性，編織層能夠增加彈性膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高彈性膜的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，其橡膠層被硫化，從而提高彈性膜的彈性，此外與編織層融為一體，提高密封性和還原性，其絨毛層能夠吸附周圍產(chǎn)生的渦流，提高燃?xì)馇换蚩諝馇粌?nèi)氣壓的均衡性，避免氣體渦流對(duì)整體氣壓均衡效果的影響。

進(jìn)一步，第一隔離部和第二隔離部呈活塞狀；活塞可沿管體的側(cè)壁滑動(dòng)，活塞的兩側(cè)分別設(shè)有限位部使活塞始終不覆蓋殼體的對(duì)外連接口。通過活塞的設(shè)置加大氣壓差的可調(diào)節(jié)范圍，其限位部能夠保證其最大流量小于與其相連的管道中氣體流量，從而實(shí)現(xiàn)燃?xì)馇换蜃枞細(xì)馇恢袣鈮旱目烧{(diào)。

進(jìn)一步，活塞內(nèi)設(shè)有控濕腔，控濕腔背向調(diào)壓腔的一側(cè)具有開口并在開口處設(shè)有攔網(wǎng)，控濕腔內(nèi)設(shè)有用于吸附濕氣的若干玻璃珠，攔網(wǎng)將玻璃珠攔截于控濕腔內(nèi)且其網(wǎng)孔使氣體或液體穿過。通過控濕腔的設(shè)計(jì)，能夠有效的控制燃?xì)馇缓涂諝馇恢袣怏w的濕度，過濕的氣體在玻璃珠的表面被吸濕至飽和，濕度不夠的氣體在在控濕腔增濕，此外，該結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，合理有效的利用空間，從而提高裝置的合理性。

進(jìn)一步，在燃?xì)馇缓涂諝馇坏纳喜吭O(shè)有水霧噴頭，水霧噴頭對(duì)準(zhǔn)玻璃珠；在水霧噴頭的下側(cè)設(shè)有對(duì)準(zhǔn)控濕腔的燃?xì)膺M(jìn)口或空氣進(jìn)口；在燃?xì)馇缓涂諝馇坏南虏糠謩e設(shè)有出水口，出水口上側(cè)設(shè)有燃?xì)獬隹诨蚩諝獬隹?。將水霧噴頭和氣體噴頭對(duì)準(zhǔn)控濕腔，能夠保證燃?xì)饣蚩諝庠诘谝粫r(shí)間被加濕，并且，氣流位于噴霧流的下方，能夠在噴出后產(chǎn)生預(yù)混合，提高加濕效率，并且可以降低水霧噴頭處的水壓，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

進(jìn)一步，第一隔離部?jī)蓚?cè)的限位部分別為第一限位部和第二限位部；第二隔離部?jī)蓚?cè)的限位部分別為第一限位部和第三限位部；第一限位部使燃?xì)馇坏臍怏w流量不小于燃?xì)馇贿M(jìn)/出口通道的一半；第二限位部位于助燃?xì)馇灰粋?cè)的殼體上，第二限位部使燃?xì)馇坏臍怏w流量大于助燃?xì)馇贿M(jìn)/出口通道的一半；第二限位部和第三限位部呈梳齒狀用于水流過；在調(diào)壓腔的側(cè)壁上設(shè)有氮?dú)膺M(jìn)口和出口，氮?dú)獬隹谏线B接有泄壓閥。該結(jié)構(gòu)能夠保證第一限位部和第二限位部能夠預(yù)留出燃?xì)饣蛑細(xì)獾耐ǖ溃乐雇ǖ蓝氯?，影響燃料電池的正常使用?/p>

進(jìn)一步，殼體的側(cè)壁內(nèi)由內(nèi)至外分別為玻璃層、加熱燈層、反光層、真空層、及外側(cè)壁，加熱燈層具有加熱燈；殼體下部連有水箱，水箱內(nèi)設(shè)有兩噴霧泵，管道依次連接水箱、噴霧泵、水霧噴頭、燃?xì)馇弧⑺錁?gòu)成燃?xì)饧訚癍h(huán)路；管道依次連接水箱、噴霧泵、水霧噴頭、空氣腔、水箱構(gòu)成空氣加濕環(huán)路；兩噴霧泵分別由MCU控制，MCU連有用于燃?xì)馇换蚩諝馇粰z測(cè)的溫度傳感器和用于調(diào)壓腔檢測(cè)的氣壓傳感器；在氮?dú)獬隹谔幵O(shè)有調(diào)壓閥，氮?dú)膺M(jìn)口通過減壓閥連通氮?dú)馄?，加熱燈、調(diào)壓閥和減壓閥電連接MCU。該結(jié)構(gòu)通過增設(shè)MCU及各個(gè)傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)溫度智能控制、簡(jiǎn)化控制，簡(jiǎn)化燃料電池的供氣管路，提高裝置的自動(dòng)化程度，其加熱、加濕方便簡(jiǎn)單，能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)功能之間的相互獨(dú)立，實(shí)現(xiàn)殼體內(nèi)的密封性和加熱可靠性及可控性。

進(jìn)一步，其用于氫燃料電池的方法：

步驟1：MCU控制噴霧泵以0.8-1.2L/min的速度輸出水流，水霧噴頭呈扁平的扇形將水霧噴向玻璃珠，MCU控制加熱燈對(duì)燃?xì)馇缓涂諝馇患訜?，氫?空氣以10-16m/s的速度噴入控濕腔中并在玻璃珠之間的縫隙處加濕至飽和濕度，其部分過濕的氣體被玻璃珠吸濕至飽和濕度，流出至燃?xì)馇?空氣腔中被加熱至80-85℃，然后從燃?xì)獬隹?空氣出口輸出；燃?xì)馇缓涂諝馇坏臍怏w流量與水流量的體積比為（15-20）：1；

步驟2：燃?xì)馇慌c調(diào)壓腔之間的壓差控制第一隔離部移動(dòng)，調(diào)壓腔和空氣腔之間的壓差控制第二隔離部移動(dòng)，使燃?xì)馇?、調(diào)壓腔、及空氣腔三者的壓力相同；

步驟3：MCU控制減壓閥使氮?dú)夤拗械牡獨(dú)饬鞒?，氮?dú)忸A(yù)熱后進(jìn)入調(diào)壓腔中，當(dāng)調(diào)壓腔中的壓力升壓至80-120kpa時(shí)，關(guān)閉減壓閥；當(dāng)活塞移動(dòng)使調(diào)壓腔中的氣壓變化時(shí)，MCU控制調(diào)壓閥或減壓閥使調(diào)壓腔中的氣壓始終保持在80-120kpa范圍內(nèi)。

該方法不僅實(shí)現(xiàn)了燃?xì)夂椭細(xì)獾臍鈮壕?，?shí)現(xiàn)了溫度、濕度的模糊控制，有利于提高控制的速度，保證供氣的及時(shí)性，其模糊控制的方式，即保證了燃?xì)夂椭細(xì)獾臏囟群蜐穸?，其控制速度相較于精確控制速度提高了50%以上，舍棄燃?xì)饣蜃枞細(xì)獾睦寐?，獲得更快的反應(yīng)速度，提高電池的輸出功率。此外，通過調(diào)壓腔的設(shè)計(jì)，能夠在一定范圍內(nèi)對(duì)燃?xì)馇缓涂諝馇贿M(jìn)行增壓和減壓，從而實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)的保壓效果，進(jìn)而提高裝置的供氣的穩(wěn)壓性和均壓性。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

1.該結(jié)構(gòu)通過第一隔離部和第二隔離部可在壓差下活動(dòng)的原理，使燃?xì)馇缓涂諝馇恢g的壓差能夠?qū)崟r(shí)均衡，此外，通過調(diào)壓腔，使燃?xì)馇缓涂諝馇粌?nèi)的氣壓能夠?qū)崟r(shí)的調(diào)節(jié)至需要的氣壓范圍內(nèi)，將其連接到燃料電池的兩側(cè)，從而實(shí)現(xiàn)燃料電池內(nèi)的保壓和均壓；

2.該方法不僅實(shí)現(xiàn)了燃?xì)夂椭細(xì)獾臍鈮壕?，?shí)現(xiàn)了溫度、濕度的模糊控制，其模糊控制的方式，即保證了燃?xì)夂椭細(xì)獾臏囟群蜐穸龋淇刂扑俣认噍^于精確控制速度提高了50%以上。此外，通過調(diào)壓腔的設(shè)計(jì)，能夠在一定范圍內(nèi)對(duì)燃?xì)馇缓涂諝馇贿M(jìn)行增壓和減壓，從而實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)的保壓效果，進(jìn)而提高裝置的供氣的穩(wěn)壓性和均壓性。

附圖說明

圖1是彈性膜式控壓設(shè)備的透視圖；

圖2是活塞式控壓設(shè)備的透視圖；

圖3是活塞式控壓設(shè)備的使用狀態(tài)圖；。

圖中標(biāo)記：1-第一限位部，2-殼體，3-第一隔離部，4-第二隔離部，5-第二限位部，6-第三限位部，7-泄壓閥，8-氮?dú)夤蓿?-燃料電池。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明公開了一種用于燃料電池的控壓設(shè)備，包括管狀的殼體2，可體內(nèi)設(shè)有第一隔離部3和第二隔離部4，殼體2內(nèi)分為燃?xì)馇?、空氣腔、調(diào)壓腔，燃?xì)馇慌c調(diào)壓腔通過活動(dòng)的第一隔離部3密封隔離，空氣腔與調(diào)壓腔通過活動(dòng)的第二隔離部4密封隔離；燃?xì)馇挥糜谶B通燃?xì)庠?，空氣腔用于連通空氣源，調(diào)壓腔用于連通充放氣裝置。

第一隔離部3和第二隔離部4均為彈性膜，第一隔離部3與第二隔離部4分別與殼體2的內(nèi)側(cè)壁固定連接。該結(jié)構(gòu)通過彈性膜的設(shè)計(jì)，提高隔離部的密封性，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，方便于壓力的快速均衡。彈性膜呈波紋狀，第一隔離部3可壓縮燃?xì)馇换蛘{(diào)壓腔，第二隔離部4可壓縮調(diào)壓腔或空氣腔，燃?xì)馇坏膫?cè)壁上設(shè)有燃?xì)膺M(jìn)出口，空氣腔的側(cè)壁上設(shè)有空氣進(jìn)出口，調(diào)壓腔的側(cè)壁上設(shè)有通氣口。彈性膜呈環(huán)形，且其外側(cè)鑲嵌有鋼圈；彈性膜沿厚度方向分為塑料薄膜層、硅膠層、編織層、橡膠層、及絨毛層；使用時(shí)絨毛層面向燃?xì)馇换蚩諝馇徊⒂糜谖湛諝饣蛉細(xì)獾木植坎▌?dòng)。

實(shí)施例2

如圖2所示，本發(fā)明公開了一種用于燃料電池的控壓設(shè)備，包括管狀的殼體2，可體內(nèi)設(shè)有第一隔離部3和第二隔離部4，殼體2內(nèi)分為燃?xì)馇?、空氣腔、調(diào)壓腔，燃?xì)馇慌c調(diào)壓腔通過活動(dòng)的第一隔離部3密封隔離，空氣腔與調(diào)壓腔通過活動(dòng)的第二隔離部4密封隔離；燃?xì)馇挥糜谶B通燃?xì)庠?，空氣腔用于連通空氣源，調(diào)壓腔用于連通充放氣裝置。第一隔離部3和第二隔離部4呈活塞狀；活塞可沿管體的側(cè)壁滑動(dòng)，活塞的兩側(cè)分別設(shè)有限位部使活塞始終不覆蓋殼體2的對(duì)外連接口?；钊麅?nèi)設(shè)有控濕腔，控濕腔背向調(diào)壓腔的一側(cè)具有開口并在開口處設(shè)有攔網(wǎng)，控濕腔內(nèi)設(shè)有用于吸附濕氣的若干玻璃珠，攔網(wǎng)將玻璃珠攔截于控濕腔內(nèi)且其網(wǎng)孔使氣體或液體穿過。

在燃?xì)馇缓涂諝馇坏纳喜吭O(shè)有水霧噴頭，水霧噴頭對(duì)準(zhǔn)玻璃珠；在水霧噴頭的下側(cè)設(shè)有對(duì)準(zhǔn)控濕腔的燃?xì)膺M(jìn)口或空氣進(jìn)口；在燃?xì)馇缓涂諝馇坏南虏糠謩e設(shè)有出水口，出水口上側(cè)設(shè)有燃?xì)獬隹诨蚩諝獬隹?。第一隔離部3兩側(cè)的限位部分別為第一限位部1和第二限位部5；第二隔離部4兩側(cè)的限位部分別為第一限位部1和第三限位部6；第一限位部1使燃?xì)馇坏臍怏w流量不小于燃?xì)馇贿M(jìn)/出口通道的一半；第二限位部5位于助燃?xì)馇灰粋?cè)的殼體2上，第二限位部5使燃?xì)馇坏臍怏w流量大于助燃?xì)馇贿M(jìn)/出口通道的一半；第二限位部5和第三限位部6呈梳齒狀用于水流過；在調(diào)壓腔的側(cè)壁上設(shè)有氮?dú)膺M(jìn)口和出口，氮?dú)獬隹谏线B接有泄壓閥7，。

殼體2的側(cè)壁內(nèi)由內(nèi)至外分別為玻璃層、加熱燈層、反光層、真空層、及外側(cè)壁，加熱燈層具有加熱燈；殼體2下部連有水箱，水箱內(nèi)設(shè)有兩噴霧泵，管道依次連接水箱、噴霧泵、水霧噴頭、燃?xì)馇?、水箱?gòu)成燃?xì)饧訚癍h(huán)路；管道依次連接水箱、噴霧泵、水霧噴頭、空氣腔、水箱構(gòu)成空氣加濕環(huán)路；兩噴霧泵分別由MCU控制，MCU連有用于燃?xì)馇换蚩諝馇粰z測(cè)的溫度傳感器和用于調(diào)壓腔檢測(cè)的氣壓傳感器；在氮?dú)獬隹谔幵O(shè)有調(diào)壓閥，氮?dú)膺M(jìn)口通過減壓閥連通氮?dú)馄?，加熱燈、調(diào)壓閥和減壓閥電連接MCU。

實(shí)施例3

如圖3所示，基于實(shí)施例1中的控壓設(shè)備，其用于氫燃料電池9的方法：

步驟1：MCU控制噴霧泵以0.8-1.2L/min的速度輸出水流，水霧噴頭呈扁平的扇形將水霧噴向玻璃珠，MCU控制加熱燈對(duì)燃?xì)馇缓涂諝馇患訜?，氫?空氣以10-16m/s的速度噴入控濕腔中并在玻璃珠之間的縫隙處加濕至飽和濕度，其部分過濕的氣體被玻璃珠吸濕至飽和濕度，流出至燃?xì)馇?空氣腔中被加熱至80-85℃，然后從燃?xì)獬隹?空氣出口輸出；燃?xì)馇缓涂諝馇坏臍怏w流量與水流量的體積比為15-20：1；

步驟2：燃?xì)馇慌c調(diào)壓腔之間的壓差控制第一隔離部3移動(dòng)，調(diào)壓腔和空氣腔之間的壓差控制第二隔離部4移動(dòng)，使燃?xì)馇?、調(diào)壓腔、及空氣腔三者的壓力相同；

步驟3：MCU控制減壓閥使氮?dú)夤?中的氮?dú)饬鞒?，氮?dú)忸A(yù)熱后進(jìn)入調(diào)壓腔中，當(dāng)調(diào)壓腔中的壓力升壓至80-120kpa時(shí)，關(guān)閉減壓閥；當(dāng)活塞移動(dòng)使調(diào)壓腔中的氣壓變化時(shí)，MCU控制調(diào)壓閥或減壓閥使調(diào)壓腔中的氣壓始終保持在80-120kpa范圍內(nèi)。

該方法不僅實(shí)現(xiàn)了燃?xì)夂椭細(xì)獾臍鈮壕?，?shí)現(xiàn)了溫度、濕度的模糊控制，有利于提高控制的速度，保證供氣的及時(shí)性，其模糊控制的方式，即保證了燃?xì)夂椭細(xì)獾臏囟群蜐穸?，其控制速度相較于精確控制速度提高了50%以上，舍棄燃?xì)饣蜃枞細(xì)獾睦寐剩@得更快的反應(yīng)速度，提高電池的輸出功率。此外，通過調(diào)壓腔的設(shè)計(jì)，能夠在一定范圍內(nèi)對(duì)燃?xì)馇缓涂諝馇贿M(jìn)行增壓和減壓，從而實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)的保壓效果，進(jìn)而提高裝置的供氣的穩(wěn)壓性和均壓性。