燃料电池冷却箱组件.pdf

一种燃料电池冷却箱组件，本发明的一个实施例包括冷却箱储存器，冷却箱储存器具有泄压阀以及缠绕着泄压阀的冷却流体管道。

1.  一种产品，包括：
燃料电池冷却剂箱储存器，具有开口和泄压阀，泄压阀被构造和布置成当箱中的压力小于第一压力时处于关闭位置，当箱中的压力大于第一压力时处于打开位置；冷却流体管道，其缠绕着一部分泄压阀以加热该泄压阀。

2.  权利要求1的产品，还包括散热器，以及其中冷却流体管道从泄压阀延伸到散热器。

3.  权利要求1的产品，其中冷却流体管道延伸进冷却剂箱储存器以使冷却流体和气体流进储存器。

4.  权利要求1的产品，还包括放气管道，放气管道连接到泄压阀并且构造和布置为当泄压阀在打开位置时，允许来自冷却剂箱储存器的气体流过放气管道。

5.  权利要求4的产品，还包括燃料电池堆以及阴极侧排气管道，阴极侧排气管道从燃料电池堆延伸，以及其中放气管道被连接到阴极侧排气管道。

6.  权利要求5的产品，还包括散热器，其中冷却流体管道从泄压阀延伸到散热器，以及还包括从燃料电池堆延伸到散热器的第一冷却流体管道，以及从散热器延伸到燃料电池堆以将冷却剂流体返回到燃料电池堆的第二冷却流体管道。

7.  权利要求6的产品，其中散热器包括第二泄压阀，第二泄压阀被构造和布置成当散热器中的冷却流体的压力达到预定水平时打开以及允许冷却流体和气体通过冷却流体管道从散热器流到冷却剂箱储存器。

8.  一种方法，包括：提供燃料电池系统，燃料电池系统包括冷却系统，冷却系统被构造和布置成使冷却流体流过燃料电池堆以冷却燃料电池堆，以及将冷却流体从燃料电池堆送到散热器中以从冷却流体中去除热；以及使一部分冷却流体流过缠绕着连接于散热器的冷却流体储存器的泄压阀的管道以加热泄压阀。

燃料电池冷却箱组件
技术领域
【0001】本发明大体上涉及的领域包括燃料电池系统、燃料电池系统的部件，以及更具体而言涉及燃料电池冷却系统、燃料电池冷却系统的部件及其制造和使用方法。
背景技术
【0002】与传统的内燃机系统相似，燃料电池系统包括冷却系统，其使冷却流体循环通过燃料电池堆，例如，通过燃料电池堆的双极板，以将燃料电池的工作温度控制在所期望的温度范围内。来自冷却剂的热由散热器去除。散热器连接到冷却剂箱储存器。散热器可具有施压阀，当散热器内达到一定的压力时，打开施压阀以允许散热器中的冷却剂溢出进入冷却剂箱储存器。但是，一些散热器可能不包括这种施压阀。在燃料电池中用作反应气体的氢或其他气体可进入冷却系统并在冷却剂箱储存器中聚集。冷却剂箱储存器也可包括设计成释放气体的阀，例如在一定的压力下释放聚集在冷却剂箱储存器顶部空间中的氢。
发明内容
【0003】本发明的一个实施例包括燃料电池系统，燃料电池系统包括燃料电池堆、冷却系统，冷却系统包括：散热器，连接到燃料电池堆以使冷却剂在燃料电池堆和散热器之间循环；冷却剂箱储存器，连接到散热器，用于接收从散热器溢出的冷却剂，冷却剂箱储存器包括泄压阀以在预定压力下释放聚集在冷却剂箱储存器中的氢，冷却系统包括管道，管道的一部分缠绕着泄压阀以加热泄压阀。
【0004】本发明的其他示例实施例从在下文提供的具体实施方式中会变得更加清楚。应该理解，具体实施方式和特定的实例，在公开本发明的示例性实施例的同时，仅用于说明的目的而不是用于限制本发明的范围。
附图说明
【0005】从具体实施方式和附图，将会更加充分地理解本发明的示例性实施例。
【0006】图1示出了根据本发明的一个实施例的燃料电池系统。
【0007】图2为根据本发明的一个实施例的冷却箱储存器的剖视图，冷却箱储存器包括泄压阀和缠绕着泄压阀的冷却系统管道的一部分。
【0008】图3为处在关闭位置的冷却剂箱储存器泄压阀的放大视图。
【0009】图4为根据本发明的一个实施例的冷却剂箱储存器泄压阀处在打开位置的放大视图。
具体实施方式
【0010】下面对实施例的描述实质上仅为示例性的而绝不旨在限定本发明、本发明的应用或使用。
【0011】现在参考图1，本发明的一个实施例包括燃料电池系统，燃料电池系统包括燃料电池堆12，燃料电池堆12包括多个双极板(未示出)，冷却流体可流过双极板以调节燃料电池堆12的温度。可提供阳极气体入口14以使例如氢的燃料流进燃料电池堆12，可提供阴极入口16以使例如氧的氧化剂流进燃料电池。可提供阳极排气管道14’以从燃料电池排出阳极侧气体。相似地，可提供阴极排气管道16’以从燃料电池排出阴极侧气体。
【0012】可提供包括散热器22的冷却系统18，散热器22具有从燃料电池堆12连接到散热器22的第一管道20，以发送出由待被散热器22冷却的燃料电池堆12加热了的冷却流体。燃料电池堆12可包括控制阀54以调节通过第一冷却剂管道20的冷却剂的流量。由散热器22从冷却剂中去除热，而低温冷却剂通过第二冷却剂管道24返回燃料电池堆12，第二冷却剂管道24在散热器22和燃料电池堆12之间延伸。散热器22可包括泄压阀23，泄压阀23可被构造和布置成当在散热器中的冷却剂的压力达到预定温度时打开。当泄压阀23打开时，液态和/或气态形式的冷却剂可通过第三冷却流体管道28流进冷却剂箱储存器26。在可替代的实施例中，散热器22不包括泄压阀23。冷却剂箱储存器26足够大以接收从散热器22溢出的冷却剂，以及为可能进入冷却系统18的包括氢在内的气体的聚集提供顶部空间53。
【0013】冷却剂箱储存器26可包括泄压阀30，泄压阀30被构造和布置成当冷却剂箱储存器中的压力达到预定压力时，释放冷却剂箱储存器中的气体。当冷却剂箱储存器的泄压阀30打开时，气体可从冷却剂箱储存器流到许多位置，包括，但不限于，通过从泄压阀30连接到阴极排气管道16’的放气管道(degassing conduit)34进入阴极排气管道16’。
【0014】冷却剂流体可包括，例如但不限于，水或去离子水和乙二醇。来自冷却剂的水蒸汽可聚集在泄压阀30的表面，如将在下文详细描述的。水可冻结并导致泄压阀30卡住并不能打开。
【0015】参考图2，本发明的一个实施例包括冷却系统18的管道，冷却系统18的管道的一部分缠绕着泄压阀30以加热泄压阀30并防止其冻结。在一个实施例中，从散热器22延伸到冷却剂箱储存器26的第三冷却流体管道28的一部分缠绕着泄压阀30。第四冷却剂管道32可从冷却剂箱储存器26延伸回到散热器22以使用聚集在冷却剂箱储存器26中的冷却流体来填充散热器22。
【0016】泄压阀30可为被偏置到关闭位置的被动阀。通过将冷却流体经第三冷却流体管道28的开口端排出到储存器26中可允许冷却流体52在冷却剂箱储存器26中聚集。如先前指出的，冷却剂箱储存器26可足够大以向顶部空间53提供聚集的气体。
【0017】现在参考图3，在一个实施例中，冷却剂箱储存器26可包括：具有喉状部的颈部分36，喉状部具有与储存器26的腔连通的第一开口端37；以及开口38，开口38可被连接到放气管道34。泄压阀30可被布置在喉状部36中。在一个实施例中，泄压阀30可包括具有锥形表面44的阀座40和具有配合面41的塞子42。水可在塞子42的表面41和/或阀座40的表面44聚集并冻结，这阻止了在冷却剂箱储存器26中的压力达到预定压力时阀的打开。弹簧46可被连接到塞子42以在储存器26中的压力小于第一压力时将塞子42偏置成靠着阀座40。弹簧46可被连接到从喉状部部分36延伸的支承构件48上。冷却系统18的管道的一部分，例如第三冷却流体管道28，缠绕着泄压阀30以加热泄压阀30。
【0018】现在参考图4，当冷却剂箱储存器26中的压力达到预定压力时(例如，大于第一压力的压力)，气体的力导致塞子42从阀座40离开，在阀座40和塞子42之间产生间隙50。气体可通过开口38逸出冷却剂箱储存器26。当该压力小于弹簧弹力时，塞子42可由弹簧46偏置回阀座40以关闭阀30。但是，包括但不限于蝶形阀、闸门阀或球形阀在内的各种阀中的任何一个都可由冷却系统18的一部分加热以防止冻结。
【0019】本发明的实施例的上述描述实质上仅为示例性的，因此，其各种变化不被认为偏离了本发明的精神和范围。