[发明专利]控制阀、燃料电池排气组件和燃料电池

说明书

一种用于控制从燃料电池组件排放吹扫气体的控制阀包括阀体，该阀体中具有能够在第一位置和第二位置之间移动的阀构件、用于从燃料电池组件接收吹扫气体的入口端口和用于为吹扫气体提供出口的出口端口，该阀构件被构造成在第一位置处防止吹扫气体在入口端口和出口端口之间流动并且在第二位置处允许吹扫气体在入口端口和出口端口之间流动，该阀体包括排水端口，该排水端口适于并且布置于阀体中，以允许将液体排出阀体之外，该排水端口被构造成在阀构件处于第二位置时关闭。

技术领域

本发明涉及控制阀。具体而言，其涉及吹扫控制阀，该吹扫控制阀包括排水部以管理流体在阀的阀体中的积聚。本发明还涉及包括控制阀的燃料电池排气组件。

背景技术

传统的电化燃料电池将燃料和氧化剂转化成电能和反应产物。常见的电化燃料电池的类型包括膜电极组件(MEA)，该膜电极组件包括位于阳极和阴极流动路径或气体扩散结构之间的聚合离子(质子)转移膜。诸如氢之类的燃料和诸如来自空气的氧之类的氧化剂通过MEA的相应侧面，以产生电能和作为反应产物的水。可以形成堆叠，该堆叠包括布置有独立的阳极和阴极流体流动路径的多个这样的燃料电池。这样的堆叠通常呈块的形式，该块包括通过位于堆叠的任一端处的端板保持在一起的多个单独燃料电池板。重要的是，聚合离子转移膜为了高效操作保持水合。同样重要的是，堆叠的温度得以控制。因此，可以向堆叠供给冷却剂以用于冷却和/或水合。可能需要在特定时间或者定期使用吹扫气体为燃料电池的流动路径或气体扩散结构吹扫冷却剂、污染物、或反应副产物。可能包括燃料(例如氢)的吹扫气体可以流过阳极流动路径以吹扫燃料电池。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种用于控制从燃料电池组件排放吹扫气体的控制阀，该控制阀包括阀体，该阀体中具有能够在第一位置和第二位置之间移动的阀构件、用于从燃料电池组件接收吹扫气体的入口端口和用于为吹扫气体提供出口的出口端口，该阀构件被构造成在第一位置处防止吹扫气体在入口端口和出口端口之间流动并且在第二位置处允许吹扫气体在入口端口和出口端口之间流动，该阀体包括排水端口，该排水端口适于并且布置于阀体中，以允许将液体排出阀体之外，该排水端口被构造成在阀构件处于第二位置时关闭。

这是有利的，原因在于排水端口提供从阀体去除液体，从而可以有助于阀的可靠操作。在控制阀的入口端口处接收到的吹扫气体可能含有来自燃料电池组件的水分并且因此排水端口提供将水分排出阀体之外的便利装置。

可选地，阀构件被构造成在第二位置处关闭排水端口。因此，与通过单独外罩不同，阀构件可以起到在其相应的位置处关闭入口端口和排水端口的作用。

可选地，排水端口和出口端口被构造成在阀构件处于第一位置时流体连通。这是有利的，原因在于这可以提供通过阀体的基本大气压流动路径，从而可以有助于排水。

可选地，阀构件偏置到第一位置，使得吹扫气体入口端口由阀构件正常关闭。该偏置可以由诸如弹簧或弹性构件之类的偏置装置来提供。

可选地，控制阀包括螺线管阀(solenoid valve)并且阀构件能够在致动螺线管(solenoid)时移动到第二位置。因此，螺线管可以与偏置装置的力相反地起作用。

可选地，排水端口向大气开口。因此，排水端口提供至大气的低压开口。

可选地，排水端口和出口端口被布置在阀体的相对侧上。

可选地，入口端口和出口端口被布置成延伸穿过阀体的共同侧。

可选地，阀体和阀构件被布置成限定旁路通道，该旁路通道在出口端口和排水端口之间并且在阀构件的旁边延伸。

根据本发明进一步的方面，提供一种用于燃料电池系统的排气组件，该排气组件包括第一方面的控制阀，出口端口连接到混合室，该混合室适于使离开控制阀的吹扫气体与进一步的流体流相结合。