一种用于直接甲醇燃料电池的气液分离器制造技术

本实用新型专利技术提供一种用于直接甲醇燃料电池的气液分离器，采用内外两层腔体结构；其中内腔由在上的尾排腔和在下的水回收腔组成，整体位于分离器上半部；外腔为储液腔；带孔隔板将尾排腔和水回收腔分隔开来，并通过其上设置的孔道将两腔联通；所述尾排腔上表面设置有一尾排口，用于气体排放；所述水回收腔用于分离液态水和空气，上部中心处设置有一管口，和阴极物料入口相连，导入气液混合物；在水回收腔下部设置数层带对称错位通孔的折流板；本气液分离器采用了内外层腔体结构设计，相比于过去的上下层腔体结构设计空间集成度更高，更加符合直接甲醇燃料电池便携式移动电源的定位。合直接甲醇燃料电池便携式移动电源的定位。合直接甲醇燃料电池便携式移动电源的定位。

【技术实现步骤摘要】
一种用于直接甲醇燃料电池的气液分离器


[0001]本技术属于燃料电池
，具体涉及一种用于直接甲醇燃料电池的气液分离器。

技术介绍

[0002]直接甲醇燃料电池(DMFC)是一种以甲醇溶液为燃料的电池。随着便携式电子设备的能量需求越来越高，传统铅酸蓄电池已经很难满足其能量密度和续航性能要求，而当代氢燃料电池系统结构又相对复杂，燃料不易存储携带，因此直接甲醇燃料电池在便携式移动电源领域受到了广泛关注和应用。为了满足便携式产品轻量化、集成化的设计，现有技术的直接甲醇燃料电池采用纯甲醇溶液作为燃料。但纯甲醇溶液渗透性强，易损害电池性能，现实中通常通过回收电池系统在电化学反应过程中生成的水来稀释纯甲醇溶液。除水之外，电化学反应还会生成少量的CO2气体，而CO2气体的积聚会导致甲醇溶液供应不均匀且阻碍催化反应的进行，削弱电池性能，需要及时排出。这就需要对电化学过程中生成的气体和液体进行分离，将分离出来的水和反应未完全的甲醇溶液重新回收利用，将分离出来的CO2气体从电池中排放出去。
[0003]一种典型的直接甲醇燃料电池气液分离器通常包含与电堆阴极侧冷凝器相连接的水/空气分离器和与电堆阳极出口相连的CO2分离器两个独立部件，在系统中占用空间较大，集成度不高，且分离器功能只有遵循既定空间朝向时才能充分维持。中国专利CN101997127B公开了一种将两个独立气液分离器集成为一体、并在空气/水分离腔中设置有螺旋分离棒的气液分离器。该技术虽然对传统气液分离器占用空间大、集成度低、只能定向维持等缺点进行了改进，但该设计使气液混合物经过旋转分离棒的空间相对开放，难以使全部气液混合物通过旋转分离，气液分离效果有限。专利CN106898801B在前者基础上进一步改进，增强了其气液分离能力，但该技术在结构顶端仅留有覆盖憎水性膜的空气排出口，再加上内置螺旋板的阻碍作用，在一定程度上影响上下通道的空气流畅性，造成CO2气体去除不尽。
[0004]综上所述，现有气液分离器在集成性、分离效果和性能稳定性上仍有进一步改进的空间。
[0005]因此，需要对现有技术进行改进。

技术实现思路

[0006]本技术要解决的技术问题是提供一种用于直接甲醇燃料电池的气液分离器，相比于现有技术成果，该气液分离器能进一步提升直接甲醇燃料电池气液分离器的集成性，提升气液分离效果，同时增强水回收效率和CO2排放能力，并保持气液分离器长时间在任意方向上的正常运行能力。
[0007]为解决上述技术问题，本技术提供一种用于直接甲醇燃料电池的气液分离器，采用内外两层腔体结构；其中内腔由在上的尾排腔和在下的水回收腔组成，整体位于分
离器上半部；外腔为储液腔；带孔隔板将尾排腔和水回收腔分隔开来，并通过其上设置的孔道将两腔连通；
[0008]所述尾排腔中部设置有一连通水回收腔的尾排管路，用于气体排放；所述水回收腔用于分离液态水和空气，上部中心处设置有一管口，和阴极物料入口相连，导入气液混合物；在水回收腔下部设置数层带对称错位通孔的折流板；
[0009]所述储液腔上表面的阳极物料入口与电堆阳极出口相连通，阳极物料出口与电堆阳极入口相连通；阴极物料入口与电堆阴极冷凝器出口相连通；阳极物料入口将未反应充分的燃料和CO2气体混合物自电堆阳极导入储液腔内；储液腔底部一侧设置有稀燃料进料口和稀燃料出料口，分别通过胶塞与液泵相连通；储液腔内部，所述稀燃料出料口通过软管和折型管路与一带通孔重锤相连，使气液分离器在
±
90
°
的情况下都可以实现正常吸液；所述稀燃料出料口旁边设置有高浓度燃料进料口，与燃料罐相连通；所述稀燃料进料口、高浓度燃料进料口和阳极物料出口通过内部管道相互连通。
[0010]作为对本技术一种用于直接甲醇燃料电池的气液分离器的改进：所述尾排管路中设置一出气管道，管道下端伸距尾排腔上表面4
‑
7mm，避免冷凝水珠进入尾排口。
[0011]作为对本技术一种用于直接甲醇燃料电池的气液分离器的改进：所述内腔中间的带孔隔板，其对角线上相对位置设置有两个通孔，作为气体或液体传输的通道。
[0012]作为对本技术一种用于直接甲醇燃料电池的气液分离器的改进：其特征在于：所述折流腔设置折流板3
‑
6层，相邻折流板间形成的腔室高度设置为2mm
‑
4mm；各折流板对角线上相对位置设置两个通孔，最顶端的折流板中心位置还设有一开口孔，且通孔与水回收腔和尾排腔之间的带孔隔板的通孔错位布置；相邻两块折流板的通孔错位布置，以增加气液分离的行程，提升水回收效果。
[0013]作为对本技术一种用于直接甲醇燃料电池的气液分离器的改进：所述外腔外表面设置有阴极物料入口和阴极物料出口，通过设于壁侧的内部管道连通，所述阴极物料入口与气泵连接，所述阴极物料出口与电堆阴极进料口连接。
[0014]作为对本技术一种用于直接甲醇燃料电池的气液分离器的改进：所述储液腔由上下两部分壳体通过密封线和螺钉紧固而成，接触面设置有密封槽；密封线材料为硅橡胶、氟橡胶等耐腐蚀、耐高温材料。
[0015]作为对本技术一种用于直接甲醇燃料电池的气液分离器的改进：所述重锤为近圆锥形结构，圆锥角度为55
°
～70
°
。
[0016]本技术一种用于直接甲醇燃料电池的气液分离器的技术优势为：
[0017]本技术与现有技术相比，具有以下积极效果：第一，本气液分离器采用了内外层腔体结构设计，相比于过去的上下层腔体结构设计空间集成度更高，更加符合直接甲醇燃料电池便携式移动电源的定位；第二，取消螺旋分离棒，增设尾排腔，进一步提升了分离气体排放的通畅性；第三，采用多折流板构造的折流腔作为气液分离的主要方式，增加了气液分离行程，提升了水回收效果；第四，通过内外层腔体、折流腔、带孔隔板、重锤等结构简单的集约化设计，不仅实现了阴极侧空气/液态水分离与阳极侧CO2气体/燃料混合液的分离一体化，还进一步提升了气液分离器的性能稳定性，保证气液分离器在
±
90
°
方向上的正常运行。
附图说明
[0018]下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步详细说明。
[0019]图1是本技术气液分离器剖面图；
[0020]图2是本技术气液分离器装配图；
[0021]图3是图1中的水回收腔104的剖面图；
[0022]图4是图4水回收腔104的立体图。
[0023]附图中各部件的标记如下：101
‑
冷凝器阴极物料入口；102
‑
尾排管路；103
‑
尾排腔；104
‑
水回收腔；105
‑
储液腔；106—重锤；201
‑
阳极物料出口；202
‑
高浓度燃料进料口；203
‑
稀燃料进料口本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于直接甲醇燃料电池的气液分离器，采用内外两层腔体结构；其中内腔由在上的尾排腔和在下的水回收腔组成，整体位于分离器上半部；外腔为储液腔；带孔隔板将尾排腔和水回收腔分隔开来，并通过其上设置的孔道将两腔连通；其特征在于：所述尾排腔中部设置有一连通水回收腔的尾排管路，用于气体排放；所述水回收腔用于分离液态水和空气，上部中心处设置有一管口，和阴极物料入口相连，导入气液混合物；在水回收腔下部设置数层带对称错位通孔的折流板；所述储液腔上表面的阳极物料入口与电堆阳极出口相连通，阳极物料出口与电堆阳极入口相连通；阴极物料入口与电堆阴极冷凝器出口相连通；阳极物料入口将未反应充分的燃料和CO2气体混合物自电堆阳极导入储液腔内；储液腔底部一侧设置有稀燃料进料口和稀燃料出料口，分别通过胶塞与液泵相连通；储液腔内部，所述稀燃料出料口通过软管和折型管路与一带通孔重锤相连，使气液分离器在
±
90
°
的情况下都可以实现正常吸液；所述稀燃料出料口旁边设置有高浓度燃料进料口，与燃料罐相连通；所述稀燃料进料口、高浓度燃料进料口和阳极物料出口通过内部管道相互连通。2.根据权利要求1所述的一种用于直接甲醇燃料电池的气液分离器，其特征在于：所述尾排管路中设置一出气管道，管道下端伸距尾排腔上表面4
‑
7mm，避免冷凝水珠进...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮远强，李山，汪晔，魏伟，
申请(专利权)人：中科军联张家港新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：