一种燃料电池气液分离器及氢气循环系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种燃料电池气液分离器及氢气循环系统，其中，所述燃料电池气液分离器包括整体呈圆筒状的壳体，所述壳体的上端设置有上封板，所述壳体的下端设置有下封板；所述上封板上设置有进气孔和排气孔；所述壳体内具有水平设置的隔板，所述隔板上设置有透气孔和安装孔，所述安装孔内穿设有水冷管，所述水冷管管壁上具有沿轴向延伸设置的螺旋叶片；所述壳体或上封板上还设置有让位孔，所述水冷管的进水端和出水端穿设在所述让位孔上；所述进气孔的下端连接有竖向设置的导气管，所述导气管的下端靠近所述下封板。本实用新型专利技术具有结构设计合理，既能够进行气液分离，又能够降低氢气温度等优点。氢气温度等优点。氢气温度等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池气液分离器及氢气循环系统


[0001]本技术涉及燃料电池
，特别的涉及一种燃料电池气液分离器及氢气循环系统。

技术介绍

[0002]气液分离器是质子交换膜燃料电池回氢模块中的重要组件，其作用是分离质子交换膜燃料电池氢气尾排中含有的饱和水蒸汽以及液态水。在质子交换膜燃料电池工作过程中，一般会供给过量的氢气以提高反应效率，因此在氢气尾排中含有未反应的氢气，需要通过回氢模块将未反应的氢气重新送回电堆进行反应。氢气尾排中还包含有水蒸气、液态水，通过回氢模块返回电堆的气体含水量会直接影响质子交换膜燃料电池的性能，因此气液分离器的性能对燃料电池的性能有直接的影响。
[0003]中国专利文献公布了一种燃料电池系统用气液分离器，授权公告号为CN216935086U，该气液分离器通过竖向设置在防溅网上的隔板将壳体分隔成进气腔和出气腔，而设置在进气腔内的螺旋叶通过旋转，使得尾排中含有液态水的氢气在完成气液分离，完成分离后的氢气进入出气腔，再通过交错设置在出气腔的挡板进行二次分离。然而，经过燃料电池反应后的氢气除了含有液态水外，其自身温度也会升高，上述气液分离器仅能对氢气进行气液分离，而无法对氢气进行降温，使得在对氢气进行重复利用时无法满足燃料电池反应电堆对氢气最佳工作温度的需求。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术的不足，本技术所要解决的技术问题是：如何提供一种结构设计合理，既能够进行气液分离，又能够降低氢气温度的燃料电池气液分离器及氢气循环系统。
[0005]为了解决上述技术问题，本技术采用了如下的技术方案：
[0006]一种燃料电池气液分离器，包括整体呈圆筒状的壳体，所述壳体的上端设置有上封板，所述壳体的下端设置有下封板；所述上封板上设置有进气孔和排气孔；所述壳体内具有水平设置的隔板，所述隔板上设置有透气孔和安装孔，所述安装孔内穿设有水冷管，所述水冷管管壁上具有沿轴向延伸设置的螺旋叶片；所述壳体或上封板上还设置有让位孔，所述水冷管的进水端和出水端穿设在所述让位孔上；所述进气孔的下端连接有竖向设置的导气管，所述导气管的下端靠近所述下封板。
[0007]采用上述结构，将燃料电池的排气孔与气液分离器的进气孔相连接，使得混有水蒸气的氢气从进气孔上的导气管进入到气液分离器的底部，由于氢气的密度小于空气的密度，因此氢气会从气液分离器的底部上升到顶部，氢气在上升的过程中会与装有冷却液的水冷管接触，从而降低氢气和混在氢气中水蒸气的温度，水蒸气遇冷便会形成液态小水滴落下，而与水蒸气冷却分离后的氢气会继续向上升，穿过隔板从上封板上的排气孔中排出。这样，通过水冷管内的循环的冷却液，使得水冷管维持在一个较低的温度，从而对壳体内部
待分离的氢气与水蒸气混合物进行持续降温，进而达到对氢气进行冷却分离的效果，而设置在水冷管上的螺旋叶增大了与氢气和水蒸气的接触面积，进一步提升冷却效率提升分离效果，由于导气管的管口靠近下封板，上升过程中待分离的氢气与水蒸气混合物在上升的过程中进一步增加了与水冷管的接触时间和接触面积，而隔板对冷却后的水蒸气或液态水具有一定的阻挡作用，使得氢气与水蒸气的分离效果进一步提升，从而在分离的过程中达到冷却氢气的目的。
[0008]进一步的，所述上封板上具有凸起形成的沿所述上封板的径向整体呈长方体的突起部，所述突起部的长度方向上的两端均设置有盲孔，所述盲孔的内端向下贯穿所述上封板并形成所述进气孔和排气孔。
[0009]这样，进气孔和出气孔在连接外部设备时，更加方便。
[0010]进一步的，所述水冷管包括竖向穿设在所述隔板上的主水管，所述主水管的两端通过呈U型的副水管首尾相接地连接成所述水冷管。
[0011]更进一步的，所述壳体的上下两端各设置有一个所述隔板，所述主水管穿设在两个所述隔板上，且两端分别向上和向下穿过对应的所述隔板。
[0012]进一步的，所述壳体的外壁上具有沿长度方向设置的散热片，所述散热片沿所述壳体的周向均布设置有多个。
[0013]这样，多个均布设置在壳体上的散热片可以加速壳体的散热，使得壳体内部的混在氢气中的水蒸气可以加速冷凝成小水滴落下，从而进一步提高气液分离的效率。
[0014]进一步的，所述下封板的中部向下凹陷形成漏斗状，且中部具有沿轴向贯通设置的排水孔，并设置有排水阀。
[0015]这样，混在氢气中的水蒸气冷却成水滴后，落在下封板上，并沿着下封板的锥面流动至排水孔处排出气液分离器外。
[0016]更进一步的，所述排水孔的边缘具有沿轴向向下延伸形成的凸缘，所述排水阀设置在所述凸缘内。
[0017]这样，当气液分离器中没有冷凝水或者冷凝水的液面较低时，关闭排水阀使得气液分离器内部形成一个密闭空间，防止待分离的氢气和水蒸气直接从排水孔排出。
[0018]进一步的，所述壳体的下端还设置有液位传感器，所述液位传感器的探测端高于排水孔的高度并低于所述导气管下端的高度。
[0019]当壳体内的液面到达预定高度时，液位传感器可以将信号传送至控制端，并由控制端打开排水阀，将气液分离器中的冷凝水排出，这样，避免了因壳体内的液面漫过导气管的下端，导致氢气与水蒸气混合物无法进入壳体内，保证了气液分离器的稳定运行和分离效率。
[0020]进一步的，所述壳体上固定设置有安装板，所述安装板与所述壳体垂直，并向上弯折形成侧板，所述侧板上具有贯穿设置的固定孔。
[0021]一种氢气循环系统，包括如上所述的燃料电池气液分离器。
[0022]综上所述，本技术具有结构设计合理，既能够进行气液分离，又能够降低氢气温度等优点。
附图说明
[0023]图1为燃料电池气液分离器及氢气循环系统工作原理结构示意图。
[0024]图2为燃料电池气液分离器立体结构示意图。
[0025]图3和图4为燃料电池气液分离器爆炸结构示意图。
具体实施方式
[0026]下面结合一种采用了本技术燃料电池气液分离器的氢气循环系统作进一步的详细说明。
[0027]具体实施时：一种氢气循环系统，如图1所示，包括燃料电池、气液分离器和散热器，所述燃料电池的氢气出口通过管道与所述气液分离器的氢气入口相连接，所述气液分离器的氢气出口与所述燃料电池的氢气入口之间连接有氢气泵。所述燃料电池的出水口和所述气液分离器的出水口通过三通管连接至所述散热器的进水口，所述散热器的出口连接有水泵，所述水泵的出口通过三通管分别连接至所述燃料电池的进水口和所述气液分离器的进水口。
[0028]其中，如图2~图4所示，所述燃料电池气液分离器包括整体呈圆筒状的壳体1，所述壳体1的外壁上具有沿长度方向设置的散热片12，所述散热片12沿所述壳体1的周向均布设置有多个。所述壳体1上固定设置有安装板14，所述安装板14与所述壳体1垂直，并向上弯折形成侧板，所述侧板上具有贯穿设置的固定孔。所述壳体1的上端设置有上封板2，所述壳体1的下端设置有下封板3；所述上封板2上设置有进气孔和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池气液分离器，包括整体呈圆筒状的壳体（1），所述壳体（1）的上端设置有上封板（2），所述壳体（1）的下端设置有下封板（3）；所述上封板（2）上设置有进气孔和排气孔；其特征在于，所述壳体（1）内具有水平设置的隔板（11），所述隔板（11）上设置有透气孔和安装孔，所述安装孔内穿设有水冷管（4），所述水冷管（4）管壁上具有沿轴向延伸设置的螺旋叶片；所述壳体（1）或上封板（2）上还设置有让位孔，所述水冷管（4）的进水端和出水端穿设在所述让位孔上；所述进气孔的下端连接有竖向设置的导气管（22），所述导气管（22）的下端靠近所述下封板（3）。2.如权利要求1所述的燃料电池气液分离器，其特征在于，所述上封板（2）上具有凸起形成的沿所述上封板（2）的径向整体呈长方体的突起部（21），所述突起部（21）的长度方向上的两端均设置有盲孔（211），所述盲孔（211）的内端向下贯穿所述上封板（2）并形成所述进气孔和排气孔。3.如权利要求1所述的燃料电池气液分离器，其特征在于，所述水冷管（4）包括竖向穿设在所述隔板（11）上的主水管，所述主水管的两端通过呈U型的副水管首尾相接地连接成所述水冷管（4）。4.如权利要求3所述的燃料电池气液分离器，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨周，李进，袁洪根，聂海云，谭祥，
申请(专利权)人：重庆宗申氢能源动力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：