[實用新型]一種燃料電池用控濕分水器

有效

• 申請號: 201822029428.5
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN208970645U
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 魏廣科;王習鵬;孔明;程立明
• 申請（專利權）人: 江蘇氫電新能源有限公司
• 主分類號: H01M8/04119
• 分類號: H01M8/04119
• 代理公司: 南京先科專利代理事務所(普通合伙) 32285
• 代理人: 繆友菊

本實用新型公開一種燃料電池用控濕分水器，包括中空的氣液分離罐，位于該氣液分離罐上的電堆尾氣進口和電堆尾氣出口，以及伸入所述氣液分離罐內腔中的中空加壓冷卻機構；所述電堆尾氣進口和電堆尾氣出口與所述氣液分離罐的內腔連通，冷卻液進出口與中空加壓冷卻機構內部相通，且電堆尾氣進口和電堆尾氣出口開口處的口徑小于所述氣液分離罐的內徑。本實用新型的分水器中由于變徑促使氣壓的變化，加壓冷卻機構降低電堆尾氣的露點，使氣體中的水蒸氣過飽和而出現液化，液化后的水分由于重力的作用，滴落至氣液分離罐的底部，實現尾氣中的水分分離，加壓機構通過轉動給汽水分離過的尾氣進行加壓，加壓的壓差可以通過加壓機構轉速進行控制。

技術領域

本發明屬于燃料電池技術領域，具體涉及燃料電池尾氣排出口用的分水器的設計。

背景技術

燃料電池是將氫氣的化學能轉化為電能的裝置，其優點是產物是水，零排放無污染，噪音低，轉化效率高。工作溫度可在低溫環境下運行，是移動電源和基站電源和固定電源的首選。

燃料電池是由膜電極、雙極板、集電板、端板和緊固件組成。由于聚合物膜燃料電池單片電壓低，在實際應用中，是由多個電池單元疊加在一起進行串聯起來，形成電堆。目前的燃料車用燃料電池系統基本上都是由燃料電池電堆、增濕器、氣體緩沖罐、啟動電源、氣體回收利用裝置、氣體壓力與流量控制模塊、系統控制模塊、分水器、冷卻系統控制模塊以及電力轉換模塊等BOP配件和模塊組成。

其中分水器的作用，是將從電堆內部出來的尾氣中的水蒸氣分離出來，使未反應的氣體進入到氣體回收利用裝置(回流泵或循環噴射器)中，并重新進入電堆。在目前的技術條件下，氣體回收利用裝置對進入該設備的氣體濕度非常敏感，只要有水分進入這類設備，就會對該設備的使用壽命造成影響。這一問題也是目前燃料電池市場化進展較慢的原因之一。為了解決這一問題，在電堆的尾氣出口和氣體回收利用裝置之間布置一分水器是比較普遍被采用的方案，但傳統的分水器的存在以下缺點：1、分水效果差，不能有效地把尾氣中的水分分離出來，仍然會造成氣體回收利用裝置等壽命衰減嚴重；2、分水器的阻力大，易造成電堆出口不暢，導致電堆內部堵水，影響電堆性能；3、不能根據電堆的運行要求進行調節分水效果與濕度。

發明內容

發明目的：本發明目的在于針對現有技術的不足，提供一種帶有氣體加壓和冷卻功能，并能根據需求自動調節分水量、控制氣體濕度的燃料電池用分水器，在不影響電堆排氣排水的前提下，減少水分對氣體回收利用裝置的壽命損害。

技術方案：本發明所述燃料電池用控濕分水器，包括氣液分離罐，位于該氣液分離罐上的電堆尾氣進口和電堆尾氣出口，以及伸入所述氣液分離罐內腔中的加壓冷卻機構；

所述電堆尾氣進口和電堆尾氣出口與所述氣液分離罐的內腔連通，且電堆尾氣進口和電堆尾氣出口開口處的口徑小于所述氣液分離罐的內徑；

所述加壓冷卻機構包括電機、加壓桿和若干加壓葉片，所述加壓桿沿所述氣液分離罐的軸向布置，加壓桿在所述電機的驅動下轉動，所述加壓葉片安裝在所述加壓桿上，并與所述加壓桿同步轉動，增加所述氣液分離罐內腔氣壓；

所述加壓桿和加壓葉片為中空結構，加壓桿的兩端分別設置有冷卻液進口和冷卻液出口，加壓桿內腔與冷卻液進口和冷卻液出口連通，在所述加壓冷卻機構中形成冷卻液流場對電堆尾氣進行冷卻。

本發明進一步優選地技術方案為，所述電堆尾氣進口與冷卻液出口位于氣液分離罐的其中一端，所述電堆尾氣出口與冷卻液進口位于氣液分離罐的另一端。

作為優選地，所述加壓桿和氣液分離罐同軸安裝。

優選地，所述氣液分離罐的下方還設置有儲水罐，儲水罐的底部設置有排水口，所述儲水罐的內腔與所述氣液分離罐的內腔連通，氣液分離罐內的冷凝水排入所述儲水罐，并由所述排水口排出。

優選地，所述氣液分離罐與所述儲水罐之間還設置有水流通槽，所述水流通槽連通所述氣液分離罐與儲水罐的內腔。