燃料電池清洗線系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】提供了一種用于燃料電池的聯(lián)合的水和陽極清空凈化線，所述凈化線包括：入口部，具有下表面；出口部，具有下表面；中間部，具有下表面并且在入口部和出口部之間延伸。入口部的下表面和出口部的下表面均相對(duì)于中間部的下表面沿大體的縱向方向上升。
【專利說明】 燃料電池清洗線系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燃料電池清洗線系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]在燃料電池工作期間，在燃料電池堆的陽極側(cè)會(huì)形成諸如產(chǎn)物水、氮以及未耗盡的氫的副產(chǎn)品。在某些已知的系統(tǒng)中，嘗試控制產(chǎn)物水的聚集和氮聚集來避免燃料電池性能下降和/或燃料電池系統(tǒng)關(guān)閉。一個(gè)已知的途徑是經(jīng)由燃料電池堆下游的通道來釋放水和氮。使用這種途徑，為了從燃料電池堆可控地釋放水和氮，通道與閥結(jié)合。在寒冷氣候操作的過程中，當(dāng)水可能在通道或閥或者燃料電池的其它具有小橫截面面積的部分中結(jié)冰時(shí)，這種途徑可能引起潛在問題的發(fā)生。所造成的結(jié)冰會(huì)引起通道的至少一部分堵塞，并且阻礙流體流動(dòng)(例如，水和氮的去除)，這會(huì)妨害燃料電池系統(tǒng)的功能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在一個(gè)實(shí)施例中，公開了一種用于燃料電池的聯(lián)合的水和陽極清空凈化線。所述凈化線包括:入口部，具有下表面；出口部，具有下表面；中間部，具有下表面并且在入口部和出口部之間延伸。入口部的下表面和出口部的下表面均相對(duì)于中間部的下表面沿大體的縱向方向上升。中間部包括以允許氣體流過中間部的方式聚集水的蓄水池。
[0004]在另一實(shí)施例中，公開了一種具有燃料電池堆的燃料電池。分離器設(shè)置在燃料電池堆下游并且與燃料電池堆流體連通。清理蓄水池位于分離器下游并且其與分離器流體連通。清理蓄水池包括入口部、出口部以及位于入口部和出口部之間的中間部。入口部相對(duì)于中間部以入口角向上成角，而出口部相對(duì)于中間部以出口角向上成角。
[0005]在一些情況下，出口角大于大約90度且小于大約155.5度。
[0006]在一些情況下，清理蓄水池與燃料電池堆的陽極流體連通。
[0007]在一些情況下，清理蓄水池與燃料電池堆的陰極流體連通。
[0008]在一些情況下,入口角大于大約90度且小于大約155.5度。
[0009]在一些情況下，所述燃料電池系統(tǒng)還包括位于出口部下游的閥。
[0010]在一些情況下，閥位于清理蓄水池的中間部的與重力的方向相反的上方。
[0011]在一些情況下，所述燃料電池系統(tǒng)還包括附加凈化通道，所述附加凈化通道包括第一端和第二端，第一端連接到分離器的上表面，第二端連接到清理蓄水池的出口部。在又一實(shí)施例中，燃料電池系統(tǒng)具有陽極以及遠(yuǎn)離陽極延伸的初級(jí)凈化線。第二凈化線遠(yuǎn)離陽極延伸。初級(jí)凈化線和第二凈化線合并成單條出口線。
[0012]在一些情況下，第二凈化線包括第二凈化線入口和第二凈化線出口，陽極包括初級(jí)入口位置，其中，第二凈化線入口位置處于初級(jí)入口位置上方。
[0013]在一些情況下，第二凈化線在入口處具有孔口。
[0014]在一些情況下，所述燃料電池系統(tǒng)還包括位于合并成為單條出口線的初級(jí)凈化線和第二凈化線的下游的閥。
[0015]在一些情況下，所述燃料電池系統(tǒng)還包括位于初級(jí)凈化線內(nèi)的蓄水池。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1A描繪了實(shí)施例中的清理蓄水池的獨(dú)立透視圖；
[0017]圖1B描繪了燃料電池系統(tǒng)的示意圖和沿IB — IB線截取的圖1A的清理蓄水池的截面圖；
[0018]圖1C描繪了根據(jù)另一實(shí)施例的可選清理蓄水池的縱向截面圖；
[0019]圖1D描繪了根據(jù)又一實(shí)施例的清理蓄水池的縱向截面圖；
[0020]圖1E描繪了根據(jù)又一實(shí)施例的清理蓄水池的縱向截面圖；
[0021]圖1F描繪了沿1F-1F線截取的圖1A的清理蓄水池的截面圖；
[0022]圖2描繪了包括附加凈化通道的圖1B中所引用的燃料電池系統(tǒng)的變型；
[0023]圖3A描繪了清理蓄水池的變形的截面圖；
[0024]圖3B描繪了清理蓄水池的變形的截面圖；
[0025]圖3C描繪了清理蓄水池的變形的截面圖；
[0026]圖3D描繪了清理蓄水池的變形的截面圖；
[0027]圖3E描繪了清理蓄水池的變形的截面圖；
[0028]圖3F描繪了清理蓄水池的變形的截面圖；
[0029]圖3G描繪了清理蓄水池的變形的截面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030]現(xiàn)在將詳細(xì)描述發(fā)明人已知的本發(fā)明的組成、實(shí)施例和方法。然而，應(yīng)該理解的是，公開的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的示例，本發(fā)明可以以不同的和替代的形式實(shí)施。因此，在此公開的具體的細(xì)節(jié)不應(yīng)該被解釋為限制性的，而僅僅作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以各種方式應(yīng)用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。
[0031]除非特別地指出，否則說明書中的指示材料的量或者反應(yīng)和/或使用的條件的所有的數(shù)量意在被理解為在描述本發(fā)明的最寬的范圍時(shí)由詞語“大約”修飾。
[0032]結(jié)合本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的適于給定目的的材料的組或分類的描述意味著所述組或分類的成員中的任何兩個(gè)或更多個(gè)的混合是合適的。用化學(xué)術(shù)語對(duì)成分的描述指的是加入在說明書中指定的任何化合物時(shí)的成分，并且不一定排除在一旦混合之后的混合物的成分間的化學(xué)相互作用。對(duì)縮略詞或其它縮寫的第一次定義應(yīng)用于文中所有后續(xù)使用的相同縮寫并且應(yīng)用于比照最初定義的縮寫的正常語法變型的加以必要的變更。除非明確相反地指出，否則對(duì)屬性的測(cè)量是通過與對(duì)在前或再后參照的同一屬性的技術(shù)相同的技術(shù)來確定。
[0033]在燃料電池工作期間，產(chǎn)物水、剩余燃料(諸如氫)和副產(chǎn)品(諸如氮)會(huì)在燃料電池堆的陽極側(cè)聚集。已經(jīng)嘗試去除液態(tài)產(chǎn)物水以及副產(chǎn)品，并且再利用剩余的氫和水蒸氣。一個(gè)途徑是將這些成分收集在位于燃料電池堆下游的分離器中，將液態(tài)水分離并將它引導(dǎo)到聯(lián)合凈化排放通道，然后經(jīng)由返回通道將剩余的成分返回到燃料電池堆。聯(lián)合凈化排放通道利用單個(gè)閥與環(huán)境封閉。周期性地，打開這個(gè)閥，以排放液態(tài)產(chǎn)物水并且凈化陽極副產(chǎn)物(諸如氮)。然而，在暴露到寒冷環(huán)境溫度期間，當(dāng)剩余的產(chǎn)物水結(jié)冰時(shí)，使凈化功能和排放功能聯(lián)合在由單個(gè)閥所封閉的單個(gè)通道中出現(xiàn)結(jié)冰和凈化和排放流動(dòng)堵塞的重大風(fēng)險(xiǎn)。在低于o°c的寒冷環(huán)境溫度下嚴(yán)重關(guān)系到結(jié)冰的可能性。如果凈化和排放功能受到冰堵塞的妨礙，則燃料電池性能劣化，可能到達(dá)系統(tǒng)關(guān)閉點(diǎn)。
[0034]如將在這里描述的，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種對(duì)一個(gè)或多個(gè)上述認(rèn)定問題的解決方案。一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例陳述了通過將新的結(jié)構(gòu)合并到現(xiàn)有的凈化通道中以及針對(duì)啟動(dòng)魯棒性避免使用多個(gè)閥和通道來降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，從而使硬件和控制軟件最小化。復(fù)雜性的降低可以從而使制造成本降低，系統(tǒng)重量減小和/或故障模式發(fā)生減小。
[0035]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，公開了一種具有位于燃料電池堆下游的清理蓄水池的燃料電池系統(tǒng)。清理蓄水池可以帶來下述益處中的一個(gè)或多個(gè):(I)減少和/或消除了由于結(jié)冰導(dǎo)致的凈化通道的堵塞以及(2)減少了用于凈化氮和水的閥的數(shù)量。在某些情況下，氮、水和氫可以流經(jīng)采用具有單個(gè)下游閥的清理蓄水池的同一通道?？蛇x地，這種途徑也可以被稱為凈化和排放功能一體化。這種途徑支持對(duì)獲得商業(yè)可行的燃料電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的努力，也就是能夠在降低成本并且提高效率的同時(shí)在結(jié)冰環(huán)境條件下一致地啟動(dòng)。另外，如這里所描述的，產(chǎn)物水在寒冷氣候條件下引起冰堵的威脅降低。
[0036]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，如圖1A和圖1B所描繪的，總體由100示出的燃料電池系統(tǒng)可以包括燃料電池堆102、位于燃料電池堆102下游并且經(jīng)由通道130與燃料電池堆102流體連通的分離器104以及位于分離器104下游并且與分離器104流體連通的清理蓄水池106，其中，清理蓄水池106包括入口部116、出口部126以及位于入口部116和出口部126之間的中間部136。入口部116的下表面相對(duì)于中間部136的下表面定位成入口角α I。出口部126的下表面相對(duì)于中間部136的下表面定位成出口角α 2。閥108位于蓄水池106下游。如這里所描述的，清理蓄水池106的這種結(jié)構(gòu)可以在寒冷天氣條件下保持通道并且使通道閥免受冰堵。
[0037]在燃料電池系統(tǒng)工作期間，產(chǎn)物水、氮和剩余的氫可以從燃料電池堆102經(jīng)由通道130流到分離器104。在分離器104中，產(chǎn)物水與剩余的氫以及氮分離。產(chǎn)物水通過通道134從分離器104排出。在某些情況下，如圖1B所描繪的，分離的氫可以經(jīng)由氫返回通道132返回到燃料電池堆102。
[0038]在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，清理蓄水池106可以形成為具有符合水結(jié)冰可能成為問題的任何燃料電池系統(tǒng)的尺寸的可拆卸單元。清理蓄水池還可以被合并到本身排水的底部中。清理蓄水池可以是一體化的單個(gè)單元，可選地經(jīng)由注射成型而形成。這種構(gòu)造的好處是，在彎角和錐形的部分處首選的液體泄漏會(huì)減少，不然的話可能需要焊接和/或熔焊來連接。然而，入口部、出口部和中間部可以是對(duì)于每個(gè)燃料電池系統(tǒng)尺寸和材料分別可定制的可連接零件。例如，中間部的橫截面尺寸可以大于、等于或小于入口部和出口部任何一個(gè)的橫截面尺寸。還例如，人們可以選擇使中間部由與入口部和出口部任何一個(gè)的材料不同的材料形成。
[0039]通過將閥的總數(shù)減少到一個(gè)聯(lián)合凈化和排放的閥108，并且通過采用位于閥108上游的清理蓄水池106，一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中的本發(fā)明提供了一種防止冰堵塞并清理產(chǎn)物水的協(xié)同效應(yīng)。
[0040]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，術(shù)語“清理”可以指的是使陽極凈化和排放的氣流遍布和通過聚集的液態(tài)水流動(dòng)以物理地去除水的行為。
[0041]清理蓄水池106可以與燃料電池堆102的陽極或燃料電池堆102的陰極流體連通。當(dāng)在與陰極流體連通的情況下使用時(shí)，清理蓄水池106可以有助于防止物體(諸如電子節(jié)氣門主體)結(jié)冰。
[0042]清理蓄水池106 (更加具體地說，清理蓄水池106的中間部136)沿重力方向位于分離器104下部，從而水能夠經(jīng)由重力排放到清理蓄水池106中。沿著這個(gè)通道，位于清理蓄水池106下游的閥108應(yīng)該沿重力的方向位于清理蓄水池106上方的位置，從而如果不這樣則可能殘留在閥108上或者周圍的任何水將聚集在中間部136中。水應(yīng)該在以即使任何聚集的水結(jié)冰仍允許氣體經(jīng)過中間部136的方式聚集在中間部136中。
[0043]圖1C描繪了清理蓄水池106’，清理蓄水池106’示出聚集在中間部136’的下表面142上的水或冰140，在聚集的水或冰上方具有暢通的流動(dòng)通道。在氮凈化和水排放事件過程中，熱的陽極副產(chǎn)品的流動(dòng)使冰融化并且攜帶聚集在中間部136’中的液體水。在這種構(gòu)造下，產(chǎn)物水和氮?dú)饧词乖谕ǖ乐写嬖诒那闆r下仍被基本去除。因此，這種設(shè)計(jì)提供了協(xié)同效應(yīng)，其中，不僅能夠使氮?dú)夂彤a(chǎn)物水經(jīng)由具有以降低系統(tǒng)復(fù)雜性并且保持成本的單個(gè)順流閥來排出，還提供經(jīng)由流經(jīng)清理蓄水池106’的流體混合物實(shí)現(xiàn)的內(nèi)置加熱和融化。圖1D和圖1E描繪了根據(jù)本發(fā)明可選實(shí)施例的清理蓄水池106”和106”’。參照?qǐng)D1D和圖1E，入口端110”和110”’可以基本呈圓形或近似于圓形，分別過渡到清理蓄水池106”和106”’。如這里所示出的，圖1D的清理蓄水池106”具有近似于矩形蓄水池橫截面的中間部136”，其中，從入口端110”的過渡不是逐漸過渡到中間部136”中。而圖1E描繪了具有從入口端110”，逐漸傾斜過渡到中間部136”，中的蓄水池106，，，。
[0044]可以在對(duì)清理蓄水池成形時(shí)考慮多種因素。這些因素可以包括響應(yīng)于流動(dòng)流的特性(它們本身是由使用周期所決定的負(fù)載的函數(shù))設(shè)計(jì)入口角和出口角、入口、出口和蓄水池橫截面積以及清理蓄水池各部分的長度、寬度和深度。通常，清理蓄水池應(yīng)該被設(shè)計(jì)成具有在浸泡(soak)期間實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存足夠產(chǎn)物水的尺寸，以在接下來的啟動(dòng)嘗試時(shí)避免系統(tǒng)堵塞。在某些實(shí)施例中，進(jìn)入到蓄水池的角度和從蓄水池出來的角度應(yīng)該是向上的，以便于重力排水到蓄水池中來存儲(chǔ)和凝固水。另外，安裝在車輛中的水和陽極清空(knock-out)凈化線的位置還應(yīng)該考慮到道路傾斜(road pitch)。例如,進(jìn)入到蓄水池的角度和從蓄水池出來的角度應(yīng)該足夠大，以克服±17°的道路傾斜，以便于重力排水到蓄水池中來存儲(chǔ)和凝固水。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的是，道路傾斜會(huì)從處于近乎于平面而極大地脫離至具有會(huì)超過±3°、土5°、土8°、土11°、土15°、土18°、土21°和±25°的陡峭的斜坡和下坡的山路，其中，進(jìn)入到蓄水池的角度和從蓄水池出來的角度應(yīng)該足夠大，以克服這些道路傾斜。
[0045]入口部、出口部和/或中間部均可以被構(gòu)造成具有任何合適的幾何特性，包括可以加強(qiáng)或引導(dǎo)流體流的肋和葉片，或者甚至向流體流施加湍流。這種流體流的操縱可以在工作期間增強(qiáng)清理，或者可以在冰凍前的非工作期間用于引導(dǎo)水流。
[0046]水應(yīng)該以即使在任何聚集的水結(jié)冰時(shí)仍然允許氣體通過中間部136的方式全部或者大部分地聚集在中間部136中。
[0047]返回參照?qǐng)D1B，入口部116可以被構(gòu)造為包括第一端110和第二端112的基本呈圓筒的或圓筒結(jié)構(gòu)，具有按中心線軸LI測(cè)量的入口長度Lnl。在某些實(shí)施例中，入口部116的入口長度Lnl具有0.5英寸到10英寸的值，1.0英寸到5英寸的值或者2.0英寸到3.0英寸的值。
[0048]參照?qǐng)D1B，入口角α I可以是由入口部116的縱向截面的下表面和中間部136的縱向截面的下表面所限定的角。
[0049]如圖1B中所示，出口角α 2可以是由中間部136的縱向截面的下表面和出口部126的縱向截面的下表面所限定的角。
[0050]在某些實(shí)施例中，中心線軸L1、L2和L3的結(jié)合構(gòu)成了清理蓄水池的縱向軸。此外，分別在圖1BUCUD^P IE中描繪的清理蓄水池106、106’、106’’和106，，，的剖視圖可以被認(rèn)為是橫向橫截面視圖。
[0051]入口角α I可以大于大約90度并且小于大約155.5度。在某些情況下，入口角α I在大約100度到大約155.5度之間、大約120度到大約155.5度之間、大約130度到大約155.5度之間或大約140度到大約155.5度之間。
[0052]出口角α 2可以大于大約90度并且小于大約155.5度。在某些情況下，出口角α 2在大約100度到大約155.5度之間、大約120度到大約155.5度之間、大約130度到大約155.5度之間或大約140度到大約155.5度之間。
[0053]入口角α I和/或出口角α 2可以被構(gòu)造為在浸泡事件期間便于將水引導(dǎo)到中間部136中。這有助于允許冰在中間部136中形成并且遠(yuǎn)離對(duì)跨接和堵塞會(huì)相對(duì)更敏感的通道。
[0054]本段涉及在車輛內(nèi)部的燃料電池中安裝聯(lián)合的水和陽極清空凈化線。中間部136的中心線軸L2可以定位為相對(duì)于重力方向成大約65.5度到大約114.5度、大約70度到大約110度或大約85度到大約95度。相對(duì)于入口部106和出口部126而定位的中間部136為水提供平臺(tái)，以使水留在中間部136的底表面上，留下用于空氣流動(dòng)的上部空間。在某些特定情況下，中間部136可以基本上是平坦的，例如，相對(duì)于重力方向成大約88.5度到大約91.5度，以盡可能多地收集水。
[0055]參照?qǐng)D1B和圖1F，中間部136可以被構(gòu)造為包括中心線軸L2并且在第二端112和第三端114之間限定的基本圓筒形或圓筒形的結(jié)構(gòu)。圖1F中示出的圓筒形結(jié)構(gòu)描繪了下表面152和上表面150。中間部136可以具有按中心線軸L2測(cè)量并且以第二端112和第三端114為端部的長度Ln2。在某些設(shè)計(jì)中，中間部136的長度Ln2具有0.5英寸到10英寸的值，1.0英寸到5英寸的值或者2.0英寸到3.0英寸的值。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，中間部長度Ln2被構(gòu)造為使得清理水不脫離凈化及排放流動(dòng)氣流并且在達(dá)到出口部之前返回到蓄水池中(在這種情況下，中間部應(yīng)是長的)。
[0056]在可選實(shí)施例中，參照?qǐng)D3A到圖3G，中間部136可以被構(gòu)造成各種形狀或者使橫截面的形狀變化為適于具有在浸泡期間實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存足夠產(chǎn)物水以在接下來的啟動(dòng)嘗試時(shí)避免系統(tǒng)堵塞的尺寸。圖3A到圖3G描繪了進(jìn)入到蓄水池的角度和從蓄水池出來的角度是向上的以便于重力排水到蓄水池中來存儲(chǔ)和凝固水的可選實(shí)施例。圖3A到圖3G描繪了沿1F-1F線截取的圖1A的清理蓄水池的不同的剖視圖，其中，圖3A是圓形或基本圓形的，圖3B到圖3G具有允許重力排水到蓄水池中來存儲(chǔ)和凝固水的排水蓄水池。圖3A到圖3G可以相對(duì)于中點(diǎn)固定軸轉(zhuǎn)動(dòng) 15°、30。、45。、60。、75。、90。、105。、120。、135。、150。、165。和 180。。
[0057]出口部126可以被構(gòu)造為包括中心線軸L3并且在第三端114和第四端118之間限定的基本圓筒形的結(jié)構(gòu)或圓筒形。出口部126可以具有按中心線軸L3測(cè)量并且以第三端114和第四端118為端部的長度Ln3。在某些設(shè)計(jì)中，出口部126的長度Ln3具有0.5英寸到10英寸的值,1.0英寸到5英寸的值或者2.0英寸到3.0英寸的值。沒有想要限制于任何具體的理論，出口部126被構(gòu)造為使得清理水在到達(dá)凈化和排除閥之前不掉回到蓄水池中。
[0058]當(dāng)入口部是圓筒形或基本呈圓筒形時(shí),入口部116的平均直徑可以為5mm到20mm、
7.5mm到17.5mm或者1mm到15mm。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，入口部長度Lnl對(duì)流體流動(dòng)建立了方向性，將流動(dòng)在入口部的末端和中間部的頭端之間分開并且使流體流影響中間部的最下部的內(nèi)表面。該動(dòng)作引起對(duì)池中的水的清理。在其它實(shí)施例中，入口部116可以是圓錐形的或者從110處大底部到112處小底部逐漸變小的截頭圓錐形的。
[0059]中間部136可以是圓筒形的或基本圓筒形的，或者任何其它合適的截面(諸如矩形或多邊形)。當(dāng)入口部是圓筒形的或基本圓筒形的時(shí)，中間部136的平均直徑為大約
12.5mm到大約55mm、大約40m、大約30mm、大約25mm、大約20mm、大約15mm到大約25mm或者大約17.5mm到大約22.5_。中間部136可以被構(gòu)造為平均直徑大于入口部116和/或出口部126的平均直徑。平均直徑值之間的差可以為大約2mm到大約11mm、大約3mm到大約10mm、大約4mm到大約9mm或大約5mm到大約8mm。這些直徑可以被構(gòu)造為使得單液滴的水不會(huì)因毛細(xì)作用力而與通道橋接或完全阻擋通道。
[0060]如圖2中所描繪的，燃料電池系統(tǒng)還可以包括附加凈化通道202，用于給清理蓄水池106所存在的初級(jí)凈化通道提供補(bǔ)充凈化。附加凈化通道可以包括第一端212和第二端222，第一端212連接到分離器104的頂部204和/或容納于分離器104的頂部204，第二端222設(shè)置在閥108上游。在某些情況下，附加凈化通道202在節(jié)點(diǎn)224處連接到初級(jí)凈化通道206，其中，第二端222設(shè)置在清理蓄水池106下游且在閥108的上游。
[0061]輸入流可以包括呈液體和/或氣體狀態(tài)的水、氫和以及氮，并且輸入流以各種濃度流經(jīng)初級(jí)凈化通道和/或附加凈化通道?？梢钥刂仆ㄟ^附加凈化通道的流動(dòng)的程度，使得附加凈化通道可以僅在初級(jí)凈化通道不能提供所期望的凈化規(guī)定量時(shí)發(fā)揮作用?？梢砸愿鞣N方式進(jìn)行這種控制，包括采用節(jié)流裝置(諸如孔口)來限制通過附加凈化通道202的流動(dòng)或者采用閥(諸如電磁閥)。
[0062]如圖1B和圖2所描繪的，雖然附加凈化通道202相對(duì)于初級(jí)凈化通道分離地設(shè)置，但是附加凈化通道202可以供給到初級(jí)凈化通道所使用的同一個(gè)閥108，由此保持低成本和低寄生損失。
[0063]參照?qǐng)D1B，清理蓄水池106的中間部136保持在初級(jí)凈化通道中相對(duì)于通道的位置距離分離器104最低的區(qū)域。還返回參照?qǐng)D2，清理蓄水池106的中間部136保持在初級(jí)凈化通道中相對(duì)于附加凈化通道202的第二端222的最低點(diǎn)。該相對(duì)低的區(qū)域提供了用于使水遠(yuǎn)離容易受到形成冰的影響的區(qū)域(例如，初級(jí)凈化通道和附加凈化通道的匯合位置(例如，第二端222)，或者閥108中的孔口)聚集的區(qū)域。
[0064]提供附加凈化通道202，使得附加凈化通道202位于分離器104的頂部位置處，允許氣流在初級(jí)通道中存在冰堵的情況下通過。附加凈化通道202與初級(jí)通道在閥108的上游的位置之前匯合。在分離器104處的源頭可以防止可能隨后結(jié)冰的液態(tài)水的聚集。附加凈化通道202可以包含位于流動(dòng)途徑中的孔口(未示出)，以限制流體流動(dòng)，確保大多數(shù)的凈化和排放流體流經(jīng)初級(jí)通道，除非初級(jí)通道被液態(tài)水或者冰堵塞或者限制。
[0065]因此，附加凈化通道202用作旁通環(huán)路，其將在初級(jí)凈化通道被冰阻塞的情況下使凈化能夠流動(dòng)，直到初級(jí)凈化通道解凍且使凈化和排放流體都能夠流動(dòng)為止。按照這種布置，閥108必須位于使得其不是整個(gè)系統(tǒng)的最低組件的位置處，以防止閥108遭受到冰堵。
[0066]在某種設(shè)計(jì)下，初級(jí)通道和第二通道可以由傳導(dǎo)材料形成，并且可以全部或者部分地放置在運(yùn)載熱氣體或流體的另一系統(tǒng)管道(諸如從電池堆伸出的引起陰極排氣通道或者運(yùn)載熱的電池堆出口冷卻劑的管)的內(nèi)部。按照這種方式，通道將被它們周圍環(huán)境潛在地加熱，使用余熱有效地融化任何冰塊。合適的傳導(dǎo)材料包括但不限于金屬、銅、鋁、復(fù)合材料坐寸ο
[0067]在某些其它設(shè)計(jì)中，可以與初級(jí)通道和第二通道緊密連通地設(shè)置熱源，以促進(jìn)冰融化。
[0068]在某些其它設(shè)計(jì)中，可以使初級(jí)通道和第二通道整體或部分隔離，以通過防止熱損耗而促進(jìn)冰融化。
[0069]在某些其它設(shè)計(jì)中，可以在旁通凈化通道中放置水-汽可滲透而水-液不透膜，以使液態(tài)水排出通道閥而防止冰堵。
[0070]總體上已經(jīng)描述了本發(fā)明的一些實(shí)施例，可以通過參照特定的具體示例而獲得進(jìn)一步的理解，除非另外指出，否則特定的具體示例在這里僅出于說明的目的而提供的，并且不意圖是限制性的。
[0071]根據(jù)圖1A和圖1B中示出的構(gòu)造形成的清理蓄水池的樣品。所形成的清理蓄水池的樣品的具有下述尺寸:入口部長度為63.5mm，入口部平均直徑為12.7mm, α I為147度，中間部的長度為54.0mm，中間部的平均直徑為19.1mm，α2為155.5度，入口部的長度為41.3mm，入口部的平均直徑為12.7mm。
[0072]根據(jù)圖2建立的標(biāo)準(zhǔn)附加凈化通道證明了在冷浸泡期間可接受的凈化性能，在接下來的冰凍開始時(shí)不需要多個(gè)閥的情況下維持凈化流通路徑的敞開。
[0073]盡管已經(jīng)詳細(xì)地描述了用于實(shí)施本發(fā)明的最佳模式，但是對(duì)本發(fā)明涉及的領(lǐng)域熟悉的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到用于實(shí)施由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的各種替代設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種用于燃料電池的聯(lián)合的水和陽極清空凈化線，所述凈化線包括: 入口部，具有下表面； 出口部，具有下表面； 中間部，具有下表面并且在入口部和出口部之間延伸，以及 入口部的下表面和出口部的下表面均相對(duì)于中間部的下表面沿大體的縱向方向上升。
2.如權(quán)利要求1所述的凈化線，其中，中間部包括蓄水池。
3.如權(quán)利要求1所述的凈化線，其中，入口部的下表面具有由其下表面的橫向截面限定的入口傾斜部，出口部的下表面具有由其下表面的橫向截面限定的出口傾斜部，中間部的下表面具有由其中間部下表面的橫向截面限定的下水平面。
4.如權(quán)利要求3所述的凈化線，其中，入口部具有由入口傾斜部和中間部下水平面形成的入口傾斜角。
5.如權(quán)利要求3所述的凈化線，其中，出口部具有由出口傾斜部和中間部下水平面形成的出口傾斜角。
6.如權(quán)利要求3所述的凈化線，其中，入口部和和出口部均具有分別由入口傾斜部和水平中間部以及出口傾斜部和水平中間部形成的入口傾斜角和出口傾斜角。
7.如權(quán)利要求4所述的凈化線，其中，入口傾斜角大于大約90度且小于大約155.5度。
8.如權(quán)利要求5所述的凈化線，其中，出口傾斜角大于大約90度且小于大約155.5度。
9.如權(quán)利要求1所述的凈化線，其中，入口部通常為圓筒形，出口部通常為圓筒形，并且中間部通常為圓筒形。
【文檔編號(hào)】H01M8/04GK104051753SQ201410088227
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月11日
【發(fā)明者】克萊格·邁克爾·馬西, 威廉·F·桑得遜, 維果·埃德沃茲, 科特·大衛(wèi)·奧斯邦 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司