[发明专利]一种焓轮

说明书

技术领域

本发明涉及质子交换膜燃料电池发动机技术，更具体地说，是涉及一种用于车船质子交换膜燃料电池动力系统的焓轮。

背景技术

质子交换膜燃料电池动力系统是一种发电装置，它通过电化学反应将燃料（通常是氢气或甲醇）中的化学能直接转换成电能。与传统的发电装置相比，其发电过程不涉及氢氧燃烧，不受卡诺循环的限制，且反应产物为水，因此，具有效率高，零污染等优点。

在质子交换膜燃料电池中，为了防止加载情况下燃料电池质子交换膜脱水，需要用到空气增湿装置即焓轮，焓轮是一种利用燃料电池动力系统排出的废气中的水分和热量来给进入燃料电池的气体增湿的装置。这个装置需要电机驱动，目前，车、船用燃料电池动力系统焓轮普遍采用电机来驱动，如图1所示，图中11为减速电机、12为焓轮本体，它的优点是电机驱动运行稳定，但不足之处在于：1）电机占用一部分空间，使焓轮体积增大；2）电机自身重量使焓轮整体重量增加；3）电机运行消耗系统能量。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种焓轮。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种焓轮，设于空压机的空气排出口以及电堆的空气排出口之间，包括水平设置的外筒、端板、焓轮轴、陶瓷芯以及气体驱动机构，所述端板分别设于外筒的两端，所述焓轮轴沿外筒的轴线贯穿外筒的两端，所述陶瓷芯设于外筒内并套设在焓轮轴上；所述气体驱动机构与空压机的空气排出口或/和电堆的空气排出口位置相对，所述气体驱动机构与端板固定连接，气体驱动机构还与焓轮轴的端部相连。

所述气体驱动机构包括气罩、叶轮、齿轮以及管接头，所述叶轮、齿轮以及焓轮轴的端部设于气罩内，所述气罩的进气口正对空压机的空气输出口或/和电堆的湿气输出口，所述齿轮包括主动齿轮以及从动齿轮，所述叶轮与主动齿轮刚性联接，所述从动齿轮与焓轮轴的端部键联接，所述叶轮与气罩进气口的位置相对应；所述管接头设于与气罩相对应的另一端的端板上。

所述陶瓷芯内设有与焓轮轴相互平行的若干个通道，所述陶瓷芯的横截面为网状结构。

所述陶瓷芯采用多孔吸水的陶瓷材料。

与现有技术相比，采用本发明的一种焓轮，具有如下有益的技术效果：本发明的焓轮由进入其内部的空气驱动焓轮轴转动，因此不需要驱动电机，故其结构紧凑、节省空间且质量小，无需外加动力驱动，降低载运工具动力系统能量。

附图说明

图1是现有技术中焓轮的结构示意图；

图2是本发明的一种焓轮的结构示意图；

图3为图2中陶瓷芯的横截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请参阅图2所示的一种焓轮，设于空压机的空气排出口以及电堆的空气排出口之间，包括水平设置的外筒5、端板4、焓轮轴3、陶瓷芯6以及气体驱动机构，端板4分别设于外筒5的两端，焓轮轴3沿外筒的轴线贯穿外筒5的两端，陶瓷芯6设于外筒5内并套设在焓轮轴3上；气体驱动机构与空压机的空气排出口以及电堆的空气排出口位置相对，气体驱动机构与端板固定连接，气体驱动机构还与焓轮轴的端部相连。

气体驱动机构包括气罩8、叶轮1、齿轮2以及管接头7，叶轮1、齿轮2以及焓轮轴3的端部设于气罩8内，气罩的进气口正对空压机的空气输出口以及电堆的湿气输出口，齿轮2包括主动齿轮以及从动齿轮，叶轮1与主动齿轮刚性联接，从动齿轮与焓轮轴3的端部键联接，叶轮与气罩进气口的位置相对应；所述管接头设于与气罩相对应的另一端的端板上。

陶瓷芯内设有与焓轮轴相互平行的若干个通道，所述陶瓷芯的横截面为网状结构，具体参见图3所示，陶瓷芯采用多孔吸水的陶瓷材料。

本发明的工作原理为：由空压机输出的干空气沿a向从气罩的进气口进入焓轮，并驱动叶轮1转动，叶轮外部的主动齿轮与叶轮同步转动，从而带动与之啮合的从动齿轮转动，带动焓轮轴3转动来驱动焓轮。干空气进入陶瓷芯6上半部分，携带陶瓷芯6内部的水分，变为湿空气由管接头7沿b向进入电堆；电堆排出来的湿空气沿c向从气罩的进气口进入焓轮，驱动叶轮与齿轮一起转动来带动焓轮运行（此过程与上述的一致），此时，由干空气带走水分的上半部陶瓷芯6已经转至下半部，这样，从气罩的进气口进来的湿空气的水分便留在陶瓷芯6中，最后被吸走水分的空气由管接头7沿d向排出。这样往复循环，以达到增湿效果。也就是说，是两侧进入焓轮的气体分别驱动两个叶轮与齿轮进行组合转动，来带动同一根焓轮轴3转动，从而使焓轮运行。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的目的，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。