[發明專利]一種質子交換膜燃料電池水回收裝置

在審

• 申請號: 201710111720.9
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106759662A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 郝義國;楊宇飛;柴國民;歐陽瑞;吳波;熊鋼
• 申請（專利權）人: 武漢地質資源環境工業技術研究院有限公司
• 主分類號: E03B3/28
• 分類號: E03B3/28;H01M8/0662
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司42238
• 代理人: 馮必發,郝明琴

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，尤其涉及一種質子交換膜燃料電池水回收裝置。

背景技術

在沙漠、海島等地，如何獲取淡水是一個重要課題。在某些場合，燃料的儲備充足，但是淡水的供應緊缺，因此，考慮利用一部分燃料來制取淡水具有重要意義。

發明內容

有鑒于此，本發明的實施例提供了一種回收燃料電池反應后的水，并制取純凈水的質子交換膜燃料電池水回收裝置。

本發明的實施例提供一種質子交換膜燃料電池水回收裝置，包括質子交換膜燃料電池系統，所述質子交換膜燃料電池系統內陽極通入的氫氣和陰極通入的空氣反應生成直流電，所述質子交換膜燃料電池系統參與反應后的空氣乏氣排到水蒸氣冷凝器中，所述空氣乏氣冷凝為汽水混合物，所述汽水混合物通過汽水分離器分離為濕空氣和一次液態水，所述濕空氣從汽水分離器的頂部排入排汽管路，所述排汽管路連通分配器，所述排汽管路內的濕空氣通過分配器輸送到冷板蒸發器的表面，所述濕空氣和空氣中的水蒸氣在冷板蒸發器的表面冷凝為二次液態水，所述冷板蒸發器的下方設置有水處理系統，所述二次液態水從冷板蒸發器的表面下落至水處理系統，所述一次液態水從汽水分離器的底部流出，并排入水處理系統，所述一次液態水和所述二次液態水在水處理系統中被處理為可飲用的純凈水。

進一步，所述質子交換膜燃料電池系統包括氫氣供應回路、空氣供應回路和質子交換膜燃料電池電堆，所述氫氣供應回路和空氣供應回路均連接質子交換膜燃料電池電堆，所述氫氣供應回路供應氫氣，所述空氣供應回路供應空氣，氫氣和空氣中的氧氣在質子交換膜燃料電池電堆中發生反應生成直流電，反應后剩余的微量氫氣經第一電磁閥排出到空氣中，反應后的空氣乏氣排到水蒸氣冷凝器中。

進一步，所述氫氣供應回路包括高壓儲氫容器、減壓閥、單向閥、手動截止閥和防爆電磁閥，所述高壓儲氫容器、減壓閥、單向閥、手動截止閥和防爆電磁閥依次連接，氫氣從高壓儲氫容器出來，依次經過減壓閥、單向閥、手動截止閥和防爆電磁閥進入質子交換膜燃料電池電堆的陽極；所述空氣供應回路包括空氣過濾器和空氣增壓裝置，所述空氣過濾器和空氣增壓裝置依次連接，空氣經過空氣過濾器處理后進入空氣增壓裝置，所述空氣增壓裝置將空氣升壓，并送入質子交換膜燃料電池電堆的陰極。

進一步，所述冷板蒸發器的表面與空氣直接接觸，所述冷板蒸發器的一側設有風扇，所述風扇驅動空氣和濕空氣流向冷板蒸發器的表面，所述冷板蒸發器采用直立放置或傾斜放置，使在冷板蒸發器表面冷凝的二次液態水在重力作用下能下落至水處理器系統。

進一步，所述冷板蒸發器包括平板和制冷劑流道，所述制冷劑流道設在平板的內部，所述制冷劑流道的兩端分別連通直流制冷壓縮機和節流元件，所述直流制冷壓縮機和節流元件均連通冷凝器，所述直流制冷壓縮機由質子交換膜燃料電池系統生成的直流電通過直流-直流變換器轉換為穩定直流電后驅動，所述直流制冷壓縮機內設有制冷劑氣體，所述直流制冷壓縮機將制冷劑氣體壓縮為高溫高壓氣體，所述高溫高壓氣進入冷凝器，所述高溫高壓氣在冷凝器中冷凝成高溫高壓液體，所述高溫高壓液體流經節流元件變為低溫低壓的氣液混合物，所述氣液混合物流入冷板蒸發器，所述氣液混合物在冷板蒸發器中吸收流向冷板蒸發器表面空氣和濕空氣的熱量，并再次蒸發為制冷劑氣體，所述直流制冷壓縮機的吸氣口將制冷劑氣體吸入直流制冷壓縮機內，制冷劑氣體在直流制冷壓縮機內再次被壓縮，所述冷板蒸發器表面的空氣和濕空氣冷凝成二次液態水。

進一步，所述分配器為噴嘴、分流歧管或多孔板。

進一步，所述汽水分離器為旋風式分離器，所述汽水混合物從旋風式分離器的頂部圓周的切向流入，所述汽水混合物在旋風分離器氣流的作用下高速旋轉，密度大的一次液態水在離心力作用下被甩向筒壁，并在重力作用下沿筒壁下落流至旋風分離器的底部流出，密度小的濕空氣在旋風分離器的內部收縮并向中心流動，向上形成二次渦流，從旋風分離器的頂部排入排汽管路。

進一步，所述水處理系統包括集水盤、紫外線發生裝置、水過濾器和取水閥，所述集水盤的底部連通水管，所述水管上設有水過濾器和取水閥，所述一次液態水和所述二次液態水流入集水盤中，并在集水盤中經紫外線發生裝置殺菌處理，再通過水管流至水過濾器進行過濾處理，即得到純凈水，所述取水閥控制純凈水的流出。