[发明专利]凹形的燃料电池分离排放部

说明书

公开了凹形的燃料电池分离排放部。一种车辆包括高电压总线和电连接到高电压总线的电动马达。所述车辆还包括电连接到高电压总线的燃料电池系统。燃料电池系统包括燃料堆和与燃料堆流体连接的储存器。储存器具有凹形的大致锥形的底壁，所述底壁向上延伸到储存器的空腔中并在储存器的空腔内形成顶点。储存器还包括从储存器的侧壁延伸到储存器的空腔中的阀接纳部。阀接纳部限定排放孔和具有靠近所述底壁的顶点设置的底部边缘的出口孔。燃料电池系统还包括与排放孔流体连通的排放管和控制阀，控制阀设置在阀接纳部内并且适于控制出口孔和排放孔之间的流体连通。

技术领域

本公开总体涉及用于燃料电池的除水系统。

背景技术

在燃料电池操作期间，可能在燃料电池堆的阳极侧形成副产物(诸如产物水和氮)以及未消耗的氢。在某些已知的系统中，尝试控制产物水的积聚和氮的积聚以避免燃料电池性能下降和/或燃料电池系统关闭。一种已知的方案是经由燃料电池堆下游的通道释放水和氮。使用这种方案，所述通道与阀连接，以从燃料电池堆中可控地释放水和氮。在寒冷天气操作燃料电池期间，当水可能在所述通道或所述阀或燃料电池的具有较小截面面积的其他区域中冻结时，这种方案导致有发生问题的潜在可能。所造成的结冰可能导致所述通道的至少一部分堵塞并阻止流体流动(例如，水和氮的去除)，而这可能抑制燃料电池系统的功能。

为了避免在寒冷的环境条件下燃料电池分离排放口的堵塞，已经采用利用附加硬件的各种方案。例如，可以采用“清除储存器”来提供邻近于冰的敞开通道。然而，在许多情况下，由于冻结导致的水体积增加可能导致储存器出口完全堵塞，从而抑制流体的排放。

当车辆停驻在斜坡上时，冰堵塞也可能抑制流体的排放。在许多情况下，储存器出口设置在储存器的外周。当车辆停驻在斜坡上时，储存器出口处可能发生冰堵塞，从而抑制流体的排放。

发明内容

一种车辆包括高电压总线和电连接到高电压总线的电动马达。所述车辆还包括电连接到高电压总线的燃料电池系统。在一些方案中，燃料电池系统包括阳极侧、阴极侧和设置在阳极侧与阴极侧之间的膜。

燃料电池系统包括燃料堆和与燃料堆流体连接的储存器。在一些方案中，储存器包括适于从燃料堆的阳极侧的输出接收氢气、氮气和水的流体混合物的入口。

储存器具有凹形的大致锥形的底壁，所述底壁向上延伸到储存器的空腔中并在储存器的空腔内形成顶点。在一些方案中，凹形的底壁的至少一部分相对于在储存器的侧壁的底部边缘之间延伸的水平面以约15度与25度之间的角度向上延伸到储存器的空腔中。

储存器还包括从储存器的侧壁延伸到储存器的空腔中的阀接纳部。在一些方案中，阀接纳部的至少一部分突出穿过所述凹形的大致锥形的底壁。

阀接纳部限定排放孔和具有靠近所述底壁的顶点设置的底部边缘的出口孔。燃料电池系统还包括与排放孔流体连通的排放管和控制阀，控制阀设置在阀接纳部内并且适于控制出口孔和排放孔之间的流体连通。

在一些方案中，在沿第一倾斜方向的第一车辆倾斜度下，水位保持在靠近所述底壁的顶点的预定高度处。在沿与第一倾斜方向相反的第二倾斜方向的第二车辆倾斜度下，水位可以保持在靠近所述底壁的顶点的预定高度处。

一种燃料电池系统可包括燃料堆和与燃料堆流体连接的储存器。储存器可具有在储存器的空腔内形成顶点的凹形的大致锥形的底壁。所述凹形的大致锥形的底壁可以相对于在储存器的侧壁的底部边缘之间延伸的水平面以约15度与25度之间的角度向上延伸到储存器的空腔中。

储存器还可以包括延伸到储存器的空腔中的阀接纳部。阀接纳部可以是延伸到储存器的空腔中的管状的阀接纳部。阀接纳部可以限定排放孔和具有设置在所述底壁的顶点处的底部边缘的出口孔。出口孔可以基本上在与由排放孔限定的平面大致正交的平面中延伸。