[发明专利]冻结稳健型阳极阀和通道设计

说明书

技术领域

本公开涉及一种阀，并且更具体地，涉及一种用于燃料电池系统的阳极阀。

背景技术

燃料电池系统是包含阳极和阴极以及在该阳极和阴极之间的电解质的电化学装置。阳极接收诸如氢的燃料，并且阴极接收诸如氧或空气的氧化剂。当燃料经阳极回路被供应至阳极的反应平面时，燃料被电离并且燃料离子经固态聚合物电解质膜被转移至阴极。在这个过程期间，电子被产生并且通过双极板流向相邻的电池，或流向外部电路，从而提供直流电能。当氧化剂经阴极回路被供应至阴极时，燃料离子、电子、以及氧化剂在阴极起反应并且产生水。水借助于阴极排气通道被从燃料电池系统排出。通常，不是所有的水都被从燃料电池系统排出。

阀通常被布置在阳极回路中以控制燃料的各种流量和参数，诸如燃料电池系统内的燃料的压力和纯度。一个这样的阳极阀控制到阴极的燃料的流量，用于预热在低温环境中的燃料电池系统。如果在切断燃料电池系统之后水保持在阳极回路中并且燃料电池系统被维持在低温环境中，则在阳极阀中剩余的水可能会冻结并且形成冰。冰可能会在阳极阀中或在通向阳极阀的通道中形成堵塞，并且从而阻止阳极阀的正常运行。当阳极阀未正常运行时，可能难以重新启动燃料电池系统，这是不期望的。

将期望产生一种用于包含用以阻止冰堵塞的可移动构件的燃料电池系统的阳极阀，其中使该阳极阀进入正常运行状态所需要的能量和时间被最小化。

发明内容

根据本发明，已经令人惊讶地发现了一种用于包含用以阻止冰堵塞的可移动构件的燃料电池系统的阳极阀，其中使该阳极阀进入正常运行状态所需要的能量和时间被最小化。

在一个实施例中，用于燃料电池系统的阀，包括：阀壳体，其包含在其中形成的进口和出口，所述进口和所述出口中的每一个包含通道以允许流体流经所述阀壳体；以及可移动构件，其布置在所述阀壳体中并且在打开位置与关闭位置之间线性地可移动，其中所述可移动构件的至少一部分布置在所述阀壳体的进口和出口中的至少一个中，从而在所述可移动构件在所述关闭位置中时阻止冰在所述进口和出口中的所述至少一个的开口上的形成。

在另一实施例中，用于燃料电池系统的阀，包括：阀壳体，其包含在其中形成的进口和出口，所述进口和所述出口中的每一个包含通道以允许流体流经所述阀壳体；以及可移动构件，其布置在所述阀壳体中并且在打开位置与关闭位置之间可移动，所述可移动构件包含形成在其上的第一流量调节器和第二流量调节器，其中所述第一流量调节器的第一部分布置在所述阀壳体的所述进口中，并且所述第二流量调节器的至少一部分布置在所述阀壳体的所述出口中，从而在所述可移动构件在所述关闭位置中时阻止冰在所述进口和出口中的每一个的开口上的形成。

在另一实施例中，用于燃料电池系统的阀，包括：阀壳体，其包含在其中形成的进口和出口，所述进口和所述出口中的每一个包含通道以允许流体流经所述阀壳体；以及可移动构件，其布置在所述阀壳体中并且在打开位置与关闭位置之间可移动，所述可移动构件包含滑动部，其具有形成在其上的第一流量调节器和第二流量调节器，其中所述滑动构件定位成远离所述进口和所述出口，从而当所述可移动构件在打开位置中时形成流路，并且其中所述第一流量调节器的至少一部分布置在所述阀壳体的进口中，并且所述第二流量调节器的至少一部分布置在所述阀壳体的出口中，从而在所述可移动构件在所述关闭位置中时阻止冰在所述进口和出口中的每一个的开口上的形成。

本发明还提供如下方案：

1. 一种用于燃料电池系统的阀，包括：

阀壳体，其包含在其中形成的进口和出口，所述进口和所述出口中的每一个包含通道以允许流体流经所述阀壳体；以及

可移动构件，其布置在所述阀壳体中并且在打开位置与关闭位置之间线性地可移动，其中所述可移动构件的至少一部分布置在所述阀壳体的进口和出口中的至少一个中，从而在所述可移动构件在所述关闭位置中时阻止冰在所述进口和出口中的所述至少一个的开口上的形成。

2. 根据方案1所述的阀，其特征在于，所述可移动构件包含滑动部和杆部。

3. 根据方案1所述的阀，其特征在于，当所述可移动构件在所述打开位置中时，所述进口和所述出口由在所述阀壳体中形成的流路流体地连接。

4. 根据方案1所述的阀，其特征在于，还包括致动器，所述致动器操作地联接到所述可移动构件，以便利于所述可移动构件在所述打开位置与所述关闭位置之间的线性移动。

5. 根据方案4所述的阀，其特征在于，所述致动器是螺线管。

6. 一种用于燃料电池系统的阀，包括：